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Amido termoplástico: obtenção de nanocompósitos de amido de araruta termoplastificado com nanopartículas de óxido de zinco
(Universidade Federal do Pará, 2024-02-07) PINTO, Bianca Corrêa; PAULA, Marcos Vinícius da Silva; http://lattes.cnpq.br/7538211324097974; MAIA, Ana Áurea Barreto; http://lattes.cnpq.br/0820112425394964; https://orcid.org/0000-0002-1880-1442
A busca por novos materiais com desempenho comparável aos sintéticos tem impulsionado o desenvolvimento de materiais sustentáveis e biodegradáveis. A crescente demanda tem estimulado a criação de materiais inovadores, como filmes à base de amido, biopolímeros e outros, que oferecem excelentes propriedades mecânicas e de barreira, sendo ambientalmente amigáveis. Para atingir níveis mais altos de sustentabilidade, os filmes à base de amido, enriquecidos com novos componentes, ganham destaque como possíveis candidatos para aplicações em embalagens alimentares. Nesse contexto, o presente estudo visa obter e caracterizar nanocompósitos termoplastificado com amido de araruta (TPA) e nanopartículas de óxido de zinco (NPs ZnO) em diferentes proporções (1%, 3% e 5%). Filmes sem NPs ZnO foram usados como controle. Os filmes de amido termoplastificado foram elaborados por meio da técnica casting solution (evaporação por solvente). Eles foram avaliados quanto à concentração de NPs ZnO, sendo também submetidos às técnicas laboratoriais, como teste de umidade, solubilidade e intumescimento. Além disso, foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaios de tração, deformação na ruptura e módulo de elasticidade. Para o ensaio de umidade, os resultados revelaram que a adição de 1, 3 e 5% de NPs ZnO à matriz polimérica proporcionou a diminuição gradual do percentual da umidade quando comparados ao filme de TPA controle. Atribui-se a este fato a interação interfacial entre as NPs ZnO e a matriz do amido de araruta, que por sua vez, dificulta a interação das moléculas de água com o filme de nanocompósitos. Para o percentual de solubilidade dos filmes, percebeu-se pequena alteração após a adição das NPs ZnO a matriz do amido, o que se torna importante para a manutenção de produtos armazenados nas embalagens de alimentos como também a estabilidade dos filmes poliméricos. Quanto ao teste de intumescimento, para os filmes de TPA 1%, TPA 3% e TPA 5%, verifica-se que ao se adicionar as NPS, os mesmos apresentaram variações menores comparado ao filme TPA contendo apenas o amido de araruta na matriz polimérica. Diante do exposto, as micrografias obtidas pelo MEV revelaram a presença de agregados randomicamente dispersos de NPs ZnO na matriz polimérica do amido de araruta. Os ensaios de propriedades de tensão foram conduzidos em 5 replicatas, com uma velocidade de 5 mm/min. O filme TPA apresentou uma média de 0,34 MPa e 59,80% para resistência à tração e deformação na ruptura, respectivamente. A incorporação de nanopartículas de ZnO à matriz de amido de araruta resultou em um aumento na resistência à tração e deformação dos filmes TPA 1%, TPA 3% e TPA 5% em comparação com o filme TPA. As médias de resistência para os filmes TPA 1%, TPA 3% e TPA 5% foram de 0,42 MPa, 0,45 MPa e 0,60 MPa, respectivamente. Além disso, as médias de deformação na ruptura para os filmes TPA 1%, TPA 3% e TPA 5% foram 77,14%, 86,34% e 86,05%, respectivamente. Os espectros de FTIR, exibiram o mesmo comportamento espectral. Este fenômeno é decorrente da presença de alto teor de amido na matriz polimérica dos filmes. A estabilidade térmica para os filmes TPA, TPA1%, TPA 3% e TPA 5% foi investigada através da análise termogravimétrica (TGA). Os resultados obtidos para os filmes de TPA1%, TPA 3% e TPA 5% apresentou dados semelhantes a estabilidade térmica do filme TPA e mostraram que a adição das NPs ZnO à matriz polimérica não provocou diminuição significativa dos mesmos. Os resultados mostraram que é possível a utilização dos filmes produzidos neste trabalho no setor de embalagens.
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Análise do comportamento mecânico de tubos de concreto com fibras de aço produzidos com materiais da região metropolitana de Belém do Pará
(Universidade Federal do Pará, 2015-09-25) OLIVEIRA, Marco Antonio Barbosa de; POMPEU NETO, Bernardo Borges; http://lattes.cnpq.br/6564259204591721; MACEDO, Alcebíades Negrão; http://lattes.cnpq.br/8313864897400179
As fibras de aço nos tubos de concreto têm proporcionado melhores níveis de comportamento mecânico. Na região norte, singularmente em Belém do Pará, não há estudos sobre a viabilidade técnica desse recurso tecnológico, embora haja uma considerável deficiência de infra-estrutura urbana. Deste modo tornam-se relevantes realizar estudos sobre a alternativa tecnológica. Esse estudo busca analisar o comportamento mecânico dos tubos de concreto com fibras de aço, visando à viabilidade técnica de substituição dos tubos de concreto com armadura convencional. Na metodologia da pesquisa utilizaram-se fibras de aço no estado soltas e coladas em pente do tipo DRAMIX® 3D 65/35 e do tipo DRAMIX® 3D 80/60. Para cada tipo de fibra foram adotados teores de 20 kg/m³ (0,25%), 30 kg/m³ (0,38%) e 40 kg/m³ (0,50%), em massa e fração volumétrica, respectivamente. A dimensão de todos os tubos de concreto foi de diâmetro de 600 mm, espessura de parede de 60 mm e comprimento útil de 1000 mm, e os corpos-de-prova cilíndricos de 100x200mm e prismáticos de 150x150x500mm e 150x150x550mm, que foram submetidos aos ensaios para avaliação de comportamento mecânico e durabilidade. Na produção do concreto com fibras houve a avaliação no estado fresco com abatimento de tronco de cone entre 0 e 10 mm. A dosagem do concreto com fibras foi a rotineiramente empregada pela empresa para o concreto sem fibras, e a dosagem das fibras ocorreu de acordo com a regra da mistura. Como resultados obtiveram que os tubos de concreto com fibras do tipo 80/60 soltas em todos os teores e coladas em pente nos teores de 0,38% e 0,50%, atingiram a mínima carga de ruptura e pós-fissuração estabelecidas pela NBR 8900 (ABNT, 2007), deste modo seriam tecnicamente viáveis quanto à substituição de tubos de concreto armado convencionalmente, dentro das condições e especificações desse estudo.
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Avaliação probabilística do impacto da recarga rápida de veículos elétricos nos sistemas de distribuição de energia elétrica
(Universidade Federal do Pará, 2024-11-13) HERNÁNDEZ GÓMEZ, Oscar Maurício; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
A adoção em massa de veículos elétricos (VEs) está transformando o setor automotivo, impulsionada por preocupações ambientais e avanços tecnológicos. Governos e empresas estão investindo na expansão das redes de recarga, com foco na recarga rápida para atender à crescente demanda. O desenvolvimento de uma infraestrutura sólida de estações de recarga é essencial para eliminar a "ansiedade de autonomia" e incentivar a transição para os VEs. A recarga rápida é fundamental para o sucesso da eletrificação veicular. Com ela, as baterias podem ser carregadas muito mais rapidamente do que com a recarga convencional, o que aumenta a conveniência para os usuários e melhora a experiência geral de uso. À medida que mais estações de recarga rápida são instaladas, a confiança dos consumidores nos VEs cresce, desenvolvendo o caminho para um futuro mais sustentável. Com uma rede de recarga rápida bem distribuída, os VEs se tornam uma alternativa prática aos veículos movidos a combustíveis fósseis, acelerando a transição para uma mobilidade mais verde. Entretanto, a recarga rápida de VEs pode causar impactos técnicos nas redes de média tensão. A alta demanda de corrente pode resultar em quedas de tensão, especialmente em áreas com infraestrutura de distribuição mais frágil. Transformadores podem ser sobrecarregados, o que diminui sua vida útil e aumenta o risco de falhas. O aquecimento excessivo dos condutores devido à corrente elevada também pode causar perdas e danificar os cabos. Esses desafios ressaltam a necessidade de um planejamento adequado e investimentos na infraestrutura elétrica para suportar o aumento da recarga rápida. Uma análise probabilística do impacto da recarga rápida nas redes de média tensão é crucial. A demanda por energia varia ao longo do ano devido a fatores sazonais, como o uso de ar-condicionado no verão e aquecedores no inverno. A recarga rápida adiciona uma carga considerável à rede, que pode coincidir com esses picos de demanda, agravando os desafios de gestão. A instalação de vários pontos de recarga pode causar flutuações de tensão e sobrecargas. A análise probabilística ajuda a prever esses impactos e desenvolver estratégias de mitigação, simulando cenários de recarga e comportamentos de usuários. Isso permite um planejamento mais preciso da infraestrutura, incluindo reforços na rede e melhorias para garantir a confiabilidade do fornecimento. Esta tese propõe uma metodologia probabilística para avaliar o impacto da recarga rápida de veículos elétricos em redes de distribuição de média tensão, considerando quedas de tensão, carregamento de elementos da rede e comutações do tape do regulador de tensão. Utilizando o software Power Factory da DIgSILENT©, simula-se um alimentador real no Brasil, analisando diferentes casos de estudo. São conectados três eletropostos (EP), cada um com seis pontos de recarga de 100 kVA, totalizando 600KVA por cada EP. O perfil de recarga dos EP é programado com variáveis estocásticas. Por fim, apresenta-se uma estratégia de controle Volt/Var para mitigar o impacto na queda de tensão e nas comutações do tape do regulador, permitindo a injeção de potência reativa sem necessidade de comunicação entre os pontos de recarga.
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Caracterização de tintas industriais aplicadas na região amazônica a partir de análises físico-químicas, mecânicas e de durabilidade
(Universidade Federal do Pará, 2024-02-28) LUCAS, Mathaus Moraes; SILVA, Alisson Clay Rios da; http://lattes.cnpq.br/7389345867032737; https://orcid.org/0000-0001-9186-2287
No Brasil, o setor industrial de tintas e vernizes está entre os cinco maiores do mercado. A fabricação de tintas para diversas aplicações, com tecnologia e responsabilidade técnica iguala aos mais avançados centros mundiais de produção. A durabilidade de uma tinta refere-se à resistência ao intemperismo. Para o intemperismo é necessária uma tinta resistente a intempéries para que no substrato onde será utilizado não ocorra o desbotamento, que pode ocorrer dentre alguns fatores, devido à incidência de luz solar e fortes chuvas. A região Norte, com precipitação pluvial elevada, influenciada por linhas de instabilidade apresenta importante heterogeneidade espacial e sazonal da pluviosidade e possui o maior total pluvial anual. Mediante essa realidade, foi desenvolvida uma tinta comercialmente aplicada na região amazônica. Na formulação padrão foram feitas variações de cargas minerais (Caulim, Dolomita e Carbonato De Cálcio Precipitado) e posteriormente foram realizados análises e ensaios para avaliar o desempenho dessa tinta, comparados com a formulação original, tais como resistência a abrasão e resistência ao intemperismo. A metodologia de produção das tintas será de acordo com Castro (2009) utilizando a técnica de Hare (1974). A caracterização das tintas no estado fresco foi realizada através dos ensaios de Viscosidade, pH e peso específico, enquanto que a caracterização das tintas no estado endurecido foi realizada através dos ensaios de resistência a abrasão, teste de resistência ao intemperismo e Microscopia eletrônica de varredura. Os testes físico-químicos revelaram que, em relação à viscosidade Stormer, todas as formulações superaram o padrão (130 UK), com exceção das tintas contendo 30% de Dolomita, 15% de PCC, 15% de Dolomita e a combinação ternária de 5% de Caulim, 5% de Dolomita e 20% de PCC. Quanto ao peso específico, a formulação que mais se aproximou do padrão foi a tinta binária com 15% de Caulim e 15% de PCC, apresentando um valor médio de 1,43 g/cm³. Em termos de pH, todas as formulações apresentaram alcalinidade, com valores variando entre 7,5 e 9,6. Após um período de exposição de 180 dias, nenhuma das misturas, incluindo a formulação padrão, apresentou formação de patologias, demonstrando resistência às intempéries. As formulações com 30% de Dolomita; 15% de PCC e 15% de Dolomita; 5% de PCC, 5% de Caulim e 20% de Dolomita; 10% de Caulim, 10% de PCC e 10% de Dolomita, exibiram respectivamente 300, 290, 240, 270 ciclos de resistência à abrasão, indicando o potencial dessas tintas para uma variedade de aplicações, como tintas para pisos, tintas externas e tintas para estradas.
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Código de resposta rápida nanoestruturado impresso em 3D
(Universidade Federal do Pará, 2023-07-12) OLIVEIRA, Dhonata Sebastião Caldas; REIS, Marcos Allan Leite dos; http://lattes.cnpq.br/8252507933374637; https://orcid.org/0000-0003-2226-2653
Por conta da Quarta Revolução Industrial, também conhecida como Indústria 4.0, as fábricas têm cada vez mais sistemas dependentes da Internet e de tecnologias de comunicação, o que lhes garante eficiência sem precedentes, porém as torna vulneráveis à ataques cibernéticos. Por este motivo, a cibersegurança é um tema cada vez mais relevante, com tecnologias como o blockchain e a criptografia quântica baseada em funções fisicamente não clonáveis (PUFs, do inglês physically unclonable funcions) se apresentando como alternativas nesta área. Neste sentido, este trabalho apresenta a síntese de nanocompósitos de poli(acrilonitrila-butadieno-estireno) (ABS) respectivamente com 1 e 2 % em massa de nanotubos de carbono (NTCs) para a impressão 3D dos chamados NanoCodecs, os quais apresentam assinaturas espectrais Raman, classificadas como PUFs, que podem ser utilizadas como chaves criptográficas geradas por um código construído em linguagem Python de programação. Para isso, duas soluções foram preparadas, a primeira com NTCs de paredes múltiplas funcionalizados com ácido carboxílico em acetona, e a outra com pellets de ABS puro neste mesmo solvente. Após a mistura destas soluções e banhos ultrassônicos, a acetona foi evaporada e foram produzidos pellets de ABS/NTC1%m/m e ABS/NTC2%m/m, os quais foram utilizados para a produção de filamentos nanoestruturados em uma extrusora. Em seguida, NanoCodecs como código de resposta rápida (QR code) e como selos circulares/quadrados foram impressos em 3D. A caracterização elétrica de amostras impressas com filamentos nanoestruturados mostrou a redução da resistência elétrica com o aumento do percentual em massa de NTCs. Apesar disso, a caracterização morfológica por Microscopia Eletrônica de Varredura mostrou que há baixa concentração de nanotubos na superfície das amostras, o que indica que eles estão dispersos por todo o volume das amostras. A caracterização vibracional por espectroscopia Raman foi usada para identificar as características dos materiais puros, tanto o ABS quando os NTCs, e comparar com o espectro Raman do nanocompósito de ABS/NTCs. Como resultado, houve uma sobreposição dos modos vibracionais de ambos os materiais, com destaque para deslocamento para a direita da sub-banda 𝐺𝑒𝑥𝑡 em 8 𝑐𝑚−1, o que indica que os nanotubos são comprimidos na matriz polimérica. Por fim, utilizando os nanocompósitos como PUFs, foi possível gerar chaves a partir dos principais modos vibracionais desses materiais: as bandas D, G e 2D dos nanotubos e as bandas nomeadas como 1001-PS e 2239-PAN do ABS. Portanto, os resultados obtidos indicam que os NanoCodecs podem ser utilizados como elementos de cibersegurança na Indústria 4.0, por meio de chaves criptográficas geradas pela análise espectral do nanocompósito utilizado para a produção dos NanoCodecs.
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Desenvolvimento de sensor piezorresistivo nanoestruturado impresso em 3D
(Universidade Federal do Pará, 2023-07-05) QUARESMA, Luciano José Barbosa; REIS, Marcos Allan Leite dos; http://lattes.cnpq.br/8252507933374637; https://orcid.org/0000-0003-2226-2653; FEIO, Waldeci Paraguassu; http://lattes.cnpq.br/3512689932467320; https://orcid.org/0000-0003-4980-4694
O surgimento de fábricas inteligentes baseadas na Indústria 4.0 aumenta a automação e a otimização dos processos industriais nas cadeias de produção. Neste contexto, a integração entre sistemas físicos e digitais depende de sensores inteligentes, com maior sensitividade e integrados pela Internet das Coisas (IoT). A literatura indica que sensores piezorrresistivos podem ser produzidos por manufatura aditiva (MA) e nanoestruturados com nanotubos de carbono (NTCs), os quais geram um sistema nanoeletromecânico (NEMS) após sua dispersão no material. Assim, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sensor piezorrresistivo nanoeletromecânico de baixo custo, produzido pela aplicação de camadas de NTCs sobre peças de poli(acrilonitrila-butadieno-estireno) (ABS) impressas por modelagem de deposição fundida (FDM), integrável à Indústria 4.0 via IoT através de microcontroladores ESP32. Para isso, foi desenvolvido um dispositivo sensor do tipo diafragma de dimensões 17, 8, 17, 8 e 5, 5 𝑚𝑚, cuja deformação do elemento sensor ocorre pela pressão de um botão. Após a impressão por MA das partes do dispositivo, NTCs de paredes múltiplas funcionalizados com ácido carboxílico (NTCPM-COOH) foram dispersos por banho ultrassônico em uma solução com concentração de 1 𝑚𝑔/𝑚𝑙 de acetona e dimetilformamida, em proporção de 1 ∶ 1 em volume, para revestimento dos elementos sensores em camadas sucessivas com um aerógrafo. Após a deposição de cinco camadas de NTCs no substrato polimérico, medidas de resistência elétrica obtidas com um picoamperímetro mostraram a percolação do material na segunda camada, com valores iniciais acima de 10 𝑇 Ω e finais abaixo de 100 𝑘Ω após a quinta camada, o que ocorre pela formação de canais de condução originados do arranjo aleatório dos NTCs na superfície do ABS, como observado por Microscopia Eletrônica de Varredura por Emissão de Campo (MEV-FEG). Após isso, a resistência elétrica foi medida durante ciclos de pressão com carga progressiva e com carga máxima, nos quais os elementos sensores apresentaram faixa de operação de 139, 97 ± 0, 46 a 363, 25 ± 0, 39 𝑘𝑃 𝑎. No primeiro teste, a sensitividade mínima de 0, 1 % e máxima de 1, 16 %. No segundo, a maior sensitividade média foi 0, 63±0, 04 % e os menores tempos de resposta e de recuperação médios foram 0, 55±0, 29 𝑠 e 12, 29 ± 1, 44 𝑠, respectivamente. A espectroscopia Raman mostrou a sobreposição dos sinais de cada material, em particular da banda do ABS em 1447 𝑐𝑚−1 que aparece destacada entre as bandas 𝐷 e 𝐺 dos NTCs. Com base na resposta piezorrresistiva que o material apresentou a partir do NEMS gerado pela deposição de NTCs sobre o ABS, este conceito de uma célula de carga pode ser integrado à uma placa microcontroladora ESP32, tornando-o um dispositivo inteligente com potencial aplicação em sistemas industriais 4.0.
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Desenvolvimento e caracterização de bioplásticos de fécula de mandioca com extrato alcoólico de Vismia Guianensis
(Universidade Federal do Pará, 2024-08-27) SANTOS, Josiel Ferreira; PASCA, Gabriel Adolfo Cabrera; http://lattes.cnpq.br/5642784995274060; https://orcid.org/0000-0002-9411-0889
Este trabalho investiga a incorporação do extrato alcoólico de Vismia Guianensis (EAVG) em fécula de mandioca, visando melhorar suas propriedades bioplásticas. O amido de mandioca foi dissolvido em água destilada nas seguintes concentrações com 0,2%, 0,5% e 1,0% de EAVG sob temperatura controlada no ponto de gelatinização (~70 °C) e depois moldado para formar os bioplásticos. As amostras preparadas foram caracterizadas por Refletância Total Atenuada/Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (ATR/FTIR), Análise Termogravimétrica e Térmica Diferencial (TGA-DTA), Difração de Raios X (XRD), Microscopia Eletrônica de Varredura/Espectroscopia de Energia Dispersiva (SEM/EDS). ), Microscopia de Força Atômica (AFM) e ensaios mecânicos, fornecendo insights sobre composição química, estabilidade térmica, cristalinidade, morfologia de superfície e propriedades mecânicas. Essas técnicas caracterizaram de forma abrangente os bioplásticos de fécula de mandioca com adição de EAVG, destacando suas propriedades mecânicas aprimoradas. Os resultados demonstraram que o EAVG desempenhou um papel eficaz como plastificante, aumentando a flexibilidade, resistência e estabilidade do biofilme que possuem uma espessura de 0,8mm, e suportam uma tração de 4,19 a 18, 43 MPa. Este estudo justifica o EAVG como um aditivo promissor para a produção de materiais biocompatíveis e sustentáveis, adequados para inúmeras aplicações em plásticos biodegradáveis. A EAVG apresenta um caminho para o avanço de bioplásticos com propriedades mecânicas, térmicas e funcionais aprimoradas, com um futuro promissor, no que diz respeito à sua contribuição para novos desenvolvimentos nessas áreas.
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Desevolvimento de dispositivos eletrônicos orgânicos nano e micro-estruturados: memória volátil, sesores e fotocélulas
(Universidade Federal do Pará, 2011-02-14) REIS, Marcos Allan Leite dos; DEL NERO, Jordan; http://lattes.cnpq.br/5168545718455899
Nesse trabalho foram desenvolvidos vários dispositivos orgânicos nano e micro-estruturados baseados em moléculas de 4-dimetil amino azobenzeno-2-carboxílico (Vermelho de metila - VM), Fulureno C 60(subscrito), nanocompósitos de Aluminio/Nanotubos de Carbono (AL/NC) e os polímeros: Poli(3, 4-etileno dioxitiofeno)-poly(stireno sulfonato) - PEDOT-PSS e Poli (3-hexiltiofeno) - P3HT. Estes dispositivos são: Memória volátil, sensores de vapor de combustível, sensor termo-piezoresistivo e fotocélulas, que foram manufaturados por meio de centrifugação, gotejamento e deposição química de vapor, onde resultaram em dispositivos com geometria planar ou camada por camada. Foram realizadas caracterizações morfológicas, óticas, elétricas e térmicas nos dispositivos, que resultaram em: (a) memória volátil com um tempo de retenção do bit de 4,5 s, curvas características de corrente vs tensão com razões de pico-vale de 8:1 sob tensão elétrica positiva e 1:1 sob tensão elétrica negativa com condutividades de 10- 4(sobrescrito) S/m (estado OFF) para 10-³ S/m (estado ON) à temperatura ambiente; (b) sensores de vapor combustível com características de resistores químicos com sensibilidade para etanol e gasolina comrcial sobre concentrações de 26,25 ppm; (c) sensor termo-piezoresistivo com relação polinomial entre temperatura e resistência elétrica, relação linear entre pressão e resistência elétrica com precisão maior do que um termopar do tipo K quando comparados a um termômetro de mercúrio à temperatura ambiente; (d) fotocélulas com melhor desempenho quando dopadas por vermelho de Metila com eficiências quânticas acima de 0,04%, potência real de 0,27 e eficiência na conversão de potência de 2,0%. Esses resultados indicam que os dispositovos eletrônicos desenvolvidos apresentaram um bom desempenho quando alguns dos seus parâmetros foram comparados aos similares orgânicos.
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Efeitos do tipo, tamanho e teor de agregado graudo na resistencia e energia de fratura do concreto
(Universidade Estadual de Campinas, 2004-09-28) POMPEU NETO, Bernardo Borges; DUCATTI, Vitor Antonio; http://lattes.cnpq.br/4679656185466685; FERREIRA, Itamar; http://lattes.cnpq.br/9135346053526486
Este trabalho expõe os resultados de um estudo conduzido para avaliar os efeitos do tipo, tamanho e consumo de agregado graúdo no comportamento do concreto de moderada e de alta resistência, e as relações entre a resistência à compressão, resistência à tração, resistência à flexão e a energia de fratura. As misturas de concreto estudadas continham agregados britados de basalto e de granito com dimensões máximas características de 9,5 mm e 19 mm e fração volumétrica no traço entre 0,65 e 0,75. A relação águalaglomerantes variou de 0,35 a 0,50. Nas misturas de alta resistência foi empregado um teor fixo de sílica ativa de dez porcento da massa do cimento de alta resistência inicial e teores adequados de aditivo superplastificante. Foram feitas dezesseis (16) misturas e realizados cento e noventa e dois ensaios mecânicos para medir a resistência à compressão, a resistência à flexão, resistência à tração, módulo de elasticidade e energia de fratura. As propriedades de fratura foram determinadas de acordo com Comitê Técnico 89-FMT e FMC-50 da RILEM. A resistência à compressão do concreto de acordo com os materiais empregados foi de 40 a 60 MPa para os concretos de resistência média e de 70 a 110 MPa, para os concretos de alta resistência. Os resultados mostram que a resistência. à compressão, tração, flexão e a energia de fratura do concreto para uma dada relação águaJaglomerante depende do tipo, dimensões e teor de agregado. Para o concreto de alta resistência o comprimento característico do concreto aumenta com o tamanho do agregado graúdo
Acesso aberto (Open Access)
Emprego de resíduo de silício metálico na produção de cimento portland composto
(Universidade Federal do Pará, 2017-12-19) CUNHA, Rodrigo Rodrigues da; MACEDO, Alcebíades Negrão; http://lattes.cnpq.br/8313864897400179
A reutilização de resíduos industriais e matérias primas alternativas na construção civil é fundamental para um desenvolvimento sustentável com redução do consumo de recursos naturais e emissões de CO2. Nesta linha, o presente estudo contempla a utilização de um rejeito em pó, oriundo da produção do silício metálico, o qual é designado como resíduo do pré-separador. Desta forma, é objetivo desta pesquisa, produzir e avaliar propriedades de cimentos Portland tipo composto CP II-E com adição, durante a sua fabricação, de resíduo industrial de silício metálico após calcinação. Para tanto, o resíduo foi empregado em substituição parcial à escória de alto forno, em teores em massa de 30%, 50% e 70%, além da situação de referência, o qual nenhum resíduo de silício foi adicionado ao cimento (0%). Propriedades dos cimentos, produzidos com resíduos, foram avaliadas quanto a sua composição química, mineralógica, parâmetros físicos (finura, tempos de pega, perda ao fogo e resíduo insolúvel), resistência à compressão, absorção de água, absorção por capilaridade, técnicas microscópicas e técnicas analíticas (DR-X, composição química e análises térmicas de TG/DTG). Como resultados, não houve diferenças significativas nos parâmetros físicos dos cimentos produzidos. Argamassas de cimento produzidas com maiores teores de resíduo (70% e 50%) apresentaram os maiores valores de resistência à compressão e menores valores de absorção de água capilar, índice de vazios e absorção de água por capilaridade que as argamassas produzidas com cimento padrão (sem resíduo silicioso). O mesmo não foi observado para argamassas de cimento com 30% de resíduo de silício. Técnicas analíticas de imagens de microscopia eletrônica de varredura indicaram uma porosidade mais fechada para argamassas de cimento nos teores de 70% e 50% de cimento com resíduo. Assim, como conclusão, o aproveitamento do resíduo estudado como material de substituição parcial da escória granulada em cimento composto tipo “E” é viável tecnicamente e ambientalmente.
Acesso aberto (Open Access)
Ensaios mecânico e aplicação da lógica fuzzy para avaliação do canote do garfo
(Universidade Federal do Pará, 2010-09-04) SANTOS, Ruy Sidney Nascimento dos; FARIA, Marlene Araújo de; http://lattes.cnpq.br/1906265701265000
A inovação tecnológica tem sido um dos fatores fundamentais que levam grandes empresas a permanecerem no topo do ranking mundial do mercado globalizado, de acordo com o avanço tecnológico o setor de engenharia tem buscado soluções que ofereçam resultados positivos em prol do crescimento de sua empresa ou organização. Métodos de simulação para avaliação do comportamento mecânico de produtos submetidos a cargas estáticas e cargas dinâmicas são extremamente necessárias para redução dos custos de fabricação dos produtos. O uso de ensaios mecânicos e virtuais é de vital importância para avaliação do produto. O presente trabalho teve como objetivo a utilização da lógica fuzzy em um produto chamado canote do garfo da bicicleta, onde foi analisado além do grau de pertinência variado entre 0 e 1, o grau de veracidade também variado entre 0 e 1, tendo como foco principal o comportamento do produto canote do garfo e sua validação.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo da potencialidade da cinza da casca do murumuru, um resíduo agro industrial amazônico como filler ao concreto estrutural
(Universidade Federal do Pará, 2022-11-17) SOUZA, Milleno Ramos de; CORDEIRO, Luciana de Nazaré Pinheiro; http://lattes.cnpq.br/9126233381230999; https://orcid.org/0000-0001-7931-4042; TEIXEIRA, Marcelo Rassy; http://lattes.cnpq.br/8912916360456192
O uso de resíduos agroindustriais na substituição parcial do cimento nos concretos tem sido alvo de pesquisas que analisam as possíveis melhorias nas propriedades mecânicas, físicas e de durabilidade do concreto, além propiciar o uso de adições minerais de origem natural ou substituições parciais em relação aos materiais constituintes do compósito, resíduos esses que teriam descartes inadequados, como depósitos a céu aberto e queima do mesmo. Com esse cenário, o estudo objetiva pesquisar o uso da cinza da casca do murumuru (CCM), um resíduo agroindustrial gerado especificamente na região amazônica como substituição parcial do cimento no concreto estrutural e avaliar as características físicas, químicas e mineralógicas da cinza para atuação como filler no concreto, além de suas propriedades no estado fresco e endurecido no concreto. Com esse intuito, o CCM passou pelos ensaios de caracterização físico-mecânicas como o de massa específica, atividade pozolânica com cimento Portland, atividade pozolânica com a cal e ensaio de BET, realizando-se também as análises mineralógicas e químicas da cinza. Para a concretagem considerou um traço 1:1,6:2,4 (em massa) com relação água/cimento de 0,43, com teores de substituição de 0%, 6%, 9% e 13% da massa do cimento pelo CCM. Posterior a dosagem, ocorreu-se os ensaios nos concretos no seu estado fresco e endurecidos: slump test, massa específica, resistência à compressão (28 dias), resistência a tração na compressão diametral, absorção de água por capilaridades, massa específica no estado endurecido, módulo de elasticidade e avalição morfológica, através do Microscópico Eletrônico de Varredura. Verificando-se primeiramente as propriedades do concreto no estado fresco, avaliando-se que a inserção do resíduo diminuiu a consistência e diminui a massa específica, exceto o concreto para o teor de 6% que houve um aumento de 10% da massa específica em relação ao concreto referência. Referente a propriedade no estado endurecido, a substituição pelo CCM apresentou um aumento especificamente na resistência a compressão e tração no teor de 6% aos 28 dias em torno 1% e 9% respectivamente, ocorrendo um decréscimo nos teores de 9% e 13%. Os resultados mostraram que existe uma viabilidade técnica com substituição parcial de 6% de CCM no cimento, utilizando-se aditivo plastificante para melhorar a trabalhabilidade.
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/0000-0003-0739-7592
Na 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.
Acesso aberto (Open Access)
Formação de heteroestruturas compostas por microtubos de Cu/Cu2O/CuO decorados com nanocristais de CoO
(Universidade Federal do Pará, 2024-08-21) SANTOS, Suzilene Vasconcelos dos; PASCA, Gabriel Adolfo Cabrera; http://lattes.cnpq.br/5642784995274060; https://orcid.org/0000-0002-9411-0889
Uma classe particularmente importante de materiais micro/nanoestruturados é a dos óxidos de metais de transição. Neste trabalho, utilizam-se os óxidos de cobre e cobalto para obtenção de micro/nanoestruturas. O óxido de cobre II (CuO) e o óxido de cobre I (Cu2O) são semicondutores do tipo p, amplamente estudados devido às suas características peculiares e potenciais aplicações tecnológicas. Especificamente, microfios de cobre (Cu) com aproximadamente 50 μm de diâmetro e 4 cm de comprimento, retirados de fones de ouvido de celular descartados, foram submetidos a tratamentos térmicos a 600ºC por diferentes parâmetros de síntese, a fim de se obter microtubos de CuO. Por outro lado, acetato de cobalto foi utilizado na síntese de nanopartículas através do método químico denominado decomposição térmica, que utiliza sais organometálicos em solventes orgânicos, sendo um método adequado para a síntese de nanoestruturas de CoO. O cobalto metálico e seus óxidos têm sido intensamente estudados devido a inúmeras aplicações potencializadas por suas propriedades. As nanopartículas de CoO apresentam instabilidade da estrutura Wurtzita hexagonal compacta (hcp - grupo espacial P63mc). Isso implica que, dependendo dos parâmetros de síntese, pode ocorrer a transformações de fases, isto é, de CoO-hcp para CoO-fcc (fase cúbica de face centrada - grupo espacial Fm3m), que é considerada a fase mais estável para o CoO. Contudo, a fim de se obter uma estrutura hierárquica de microtubos de CuO decorados com nanopartículas de CoO, o presente trabalho utiliza distintas metodologias de síntese para produção de uma estrutura micro-nano-hierárquica. Neste trabalho, utilizou-se a difração de raios-X para identificar as estruturas cristalinas presentes nos microtubos e nas nanopartículas, evidenciando a influência do parâmetro tempo na transição de fases de ambas as estruturas. A caracterização morfológica das amostras foi realizada utilizando microscopia eletrônica de varredura (para os microtubos) e microscopia eletrônica de transmissão (para as nanopartículas). Também foi empregada espectroscopia Raman para obter informações sobre a superfície das amostras. Com essas técnicas de caracterização, foi possível determinar a composição elementar e estrutural dos microtubos e das nanopartículas compostos por óxidos de cobre e cobalto, além de avaliar a influência do laser nas amostras de nanopartículas. Dessa forma, desenvolveu-se uma heteroestrutura de Cu/Cu2O/CuO com monocristais de CoO na superfície, que apresenta potenciais propriedades sensoriais."
Acesso aberto (Open Access)
Influência no comportamento mecânico do concreto com a utilização de microfibras de polipropileno para redução do efeito de retração: um estudo realizado em Belém do Pará
(Universidade Federal do Pará, 2022-10-27) CUNHA, Wictor Alencar; SOUZA, Paulo Sérgio Lima; http://lattes.cnpq.br/4933212993218783
Buscando mitigar o efeito da retração do concreto, estudou-se no presente trabalho a influência no comportamento mecânico do concreto reforçado com microfibras de polipropileno. No programa experimental foram produzidos 15 (quinze) séries de estudo: uma de referência sem adição de microfibra de polipropileno para cada relação a/c estudada, totalizando 3 séries; e outras 12 (doze) séries com as seguintes características: adição de 0,6% e 1,0% de teor de microfibra variando o comprimento em 12 mm e 25 mm, sendo as relações a/c estudadas com valores de 0,45; 0,55 e 0,65. Foram realizados ensaios no estado fresco do concreto para se avaliar a consistência e trabalhabilidade; e no estado endurecido para se avaliar a resistência à compressão, tração na flexão e módulo de elasticidade com idade dos espécimes em 7 e 28 dias; e variação dimensional com idade de 48h, 7 e 28 dias. Os resultados obtidos foram estudados através da análise de variância (ANOVA) e do teste Tukey para determinação da significância estatística das respostas encontradas. Concluiu-se que o teor ótimo de adição de microfibra de polipropileno ao concreto foi de 1,0% com fibras de comprimento de 12 mm e relação a/c=0,55.
Acesso aberto (Open Access)
Resistência ao fendilhamento de elementos estruturais de concreto simples e armado com agregados reciclados de concreto
(Universidade Federal do Pará, 2018-07-06) PAMPLONA, Matheus Kenji Yoshikawa; FERREIRA, Maurício de Pina; http://lattes.cnpq.br/4242041552985485
A reciclagem de resíduos sólidos de construção civil é apresentada como uma alternativa sustentável e economicamente viável, principalmente se aplicada em um contexto industrial, como a produção de estruturas pré-moldadas de concreto. Entretanto, a utilização de agregados graúdos reciclados de concreto (AGRC) para produção de estruturas ainda gera muitas incertezas devido às variáveis relacionadas à própria origem do material. Neste contexto, este trabalho busca analisar o comportamento e a resistência ao fendilhamento de elementos estruturais com AGRC. Um programa experimental foi desenvolvido com 36 espécimes prismáticos locais com objetivo de avaliar a influência de parâmetros como a taxa de substituição de agregados naturais por agregados reciclados (0%, 30% e 100%), concentração de carregamento e a atuação das armaduras transversais. Todos os espécimes romperam por fendilhamento, e foram analisadas a resistência, modo de ruptura, deslocamentos e deformações no concreto e nas armaduras. Os resultados foram comparados com os de outros trabalhos na literatura e com estimativas de resistência do ACI 318 (2014), fib Model Code 2010 (2013), Eurocode 2 (2004) e ABNT NBR 6118 (2014). Não foram encontradas evidências de uma influência significativa no comportamento e resistência ao fendilhamento de elementos estruturais com uso de AGRC em diferentes taxas de substituição. Entretanto, foram observados que fatores como a concentração de carregamento e uso de armaduras transversais interferem na maneira como se distribuem as tensões na estrutura, podendo aumentar ou reduzir a ductilidade e resistência ao fendilhamento, embora sejam parâmetros que possam estar sendo negligenciados por recomendações normativas para projetos de estruturas de concreto.
Acesso aberto (Open Access)
Substituição parcial do cimento portland por cinzas de Bambu (Bambusa Vulgaris)
(Universidade Federal do Pará, 2018-06-28) MENDONÇA, Marcelly de Figueiredo; MACEDO, Alcebíades Negrão; http://lattes.cnpq.br/8313864897400179
A substituição parcial do cimento Portland por resíduos industriais ou materiais de origem natural com fonte renovável é um meio que já vem sendo utilizado para minimizar os impactos ambientais gerados durante sua fabricação, tais quais a emissão de CO2, alto gasto energético e exploração das jazidas de calcário. A substituição parcial desse aglomerante pode melhorar, ainda, certas propriedades de concretos e argamassas e reduzir o custo de produção. Nesse contexto, o bambu surge como um material com potencial para utilização de suas cinzas em substituição parcial ao cimento Portland, como adição mineral do tipo pozolânica, por ser um material natural com fonte renovável e rápido crescimento. Diante disso, o objetivo desse trabalho é avaliar a utilização de cinzas do colmo do bambu (Bambusa Vulgaris) como substituição parcial do cimento Portland. Para tal foram produzidas cinzas do colmo do bambu em três temperaturas de calcinação: 500ºC, 600ºC e 700ºC. A cinza produzida a 600ºC obteve índice de desempenho com o cimento Portland aos 28 dias superior ao estabelecido pela NBR 12653 (ABNT, 2014). Avaliou-se a hidratação do cimento Portland parcialmente substituído por essa cinza, em proporções de 0%, 6%, 10% e 14% e foi constatado a diminuição da concentração de hidróxido de cálcio, sendo mais expressiva com a incorporação de 10% de cinzas. Argamassas com as mesmas proporções de substituição foram avaliadas no estado fresco e endurecido. A consistência no estado fresco manteve-se constante, enquanto que a resistência à compressão, no estado endurecido, sofreu acréscimo entre 10 e 15% com a adição das cinzas. Portanto, foi concluído que a substituição parcial do cimento Portland por cinzas do colmo do bambu calcinadas a 600ºC apresentou benefícios às amostras estudadas, características de materiais considerados pozolânicos.
Acesso aberto (Open Access)
Utilização de dutos descartados do gasoduto Coari-Manaus para confecção de ponte provisória sobre o Igarapé do Cedro segundo a norma API5LX70
(Universidade Federal do Pará, 2010-09-03) SANTOS, Doriel Andrade dos; FARIA, Marlene Araújo de; http://lattes.cnpq.br/1906265701265000
Este trabalho tem como objetivo apresentar uma alternativa de construção de uma obra de engenharia, com o aproveitamento de dutos API 5L X70 descartados do gasoduto Coari-Manaus, no processo de construção de uma ponte provisória sobre o Igarapé do Cedro na floresta amazônica, para viabilizar os transportes de materiais e de trabalhadores para produção industrial de construção da Estação de Compressão – ECOMP em Juaruna. Para verificação do comportamento de um elemento da ponte, utilizou-se o programa Ansys 8.0 que aplica o método numérico como análise das tensões e deformações de elementos estruturais submetidos a esforços. Apresenta também uma proposta ambiental de mitigação dos impactos provocados pelos equipamentos na travessia do Igarapé do Cedro e os desafios logísticos de transportes enfrentados pelas empresas na região amazônica.