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04/11/2019 Plataforma Sucupira

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Portal do Coordenador

PLATAFORMA SUCUPIRAEmitido em 04/11/2019 às 16:07

RELATÓRIO DE CONFERÊNCIA DE TRABALHOS DE CONCLUSÃO

Ano de Referência: 2019

Instituição de

Ensino:

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO (PUC-RIO)

Programa: ENGENHARIA MATERIAIS E DE PROCESSOS QUÍMICOS E METALÚRGICOS (31005012013P8)

Addition of divalent cations (Zn2+, Ni2+) to ZrMgMo3O12 and their effects on physical properties

Autor: ALISON TATIANA MADRID SANI

Tipo de Trabalho de Conclusão: DISSERTAÇÃO Data da Defesa: 14/08/2019

Resumo: Although the vast majority of materials dilates when heated and contract when cooled, there is a

class of materials that contracts or does not change their dimensions when heated, presenting a negative

thermal expansion coefficient (NTE) or close to zero (ZTE), respectively. The possibility of reducing the

coefficient of thermal expansion while increasing its physical properties has been the main driving force in

the search for crystalline phases within the A2M3O12 family and its subfamilies. In the present study, we

propose to synthesize two new systems, ZrMg1-xZnxMo3O12 (x = 0.1, 0.3, 0.35, 0.4) and ZrMg1-xNixMo3O12 (x

= 0.05; 0.1, 0.15, 0.2), to try to reduce the coefficient of thermal expansion of the ZrMgMo3O12 phase. The

solubility limit of Zn2+ and Ni2+ in the ZrMgMo3O12 system is in the range of 0.35 ≤ x ≤ 0.4 and 0.1 ≤ x ≤0.2,

respectively. The lowest coefficient of thermal expansion (αl=2.82x10-7K-1) was obtained for the composition

x = 0.1 in the ZrMg1-xZnxMo3O12system in the temperature range of 213 K to 298 K. In this system, the phase

transition from monoclinic to orthorhombic was observed, occurring below the room temperature for all

compositions from x = 0.1 to x = 0.4. This transition temperature increases as the Zn2+ composition increases.

Analyzes of thermogravimetry indicated that the phases of the two systems are not hygroscopic. Applying the

Kubelka-Munk equation, and considering an indirect transition to ZrMg1-xZnxMo3O12, it was concluded that

there are no significant differences in the band gap energy of the analyzed phases. However, for an indirect

transition to ZrMg1-xNixMo3O12 there is a decrease in energy of the band energy, as Ni2+ content increases

in composition, in addition to the appearance of absorption in the visible spectrum due to d-d transition.

Finally, the results of this study showed that it is possible to obtain a ceramic material, within the systems

studied, that presents a thermal expansion behavior close to zero.

Palavras-chave: Near zero thermal expansion;coefficient of thermal expansion;thermal shock

resistance;phase transition

Abstract: Embora a grande maioria dos materiais dilate quando aquecida e contraia quando resfriada, existe

uma classe de materiais que se contrai, ou não muda de dimensões, ao aquecida, apresentando um

coeficiente de expansão térmico negativo (ETN) ou próximo à zero (ETZ), respectivamente. A possibilidade de

reduzir significativamente o coeficiente de expansão térmica, e ao mesmo tempo, incrementar suas

propriedades físicas tem sido a principal força motriz na busca por fases cristalinas dentro da família

A2M3O12 e suas subfamílias. Tendo isso em vista, a proposta deste estudo foi sintetizar dois sistemas novos,

ZrMg1xZnxMo3O12 (x=0,1; 0,3; 0,35; 0,4) e ZrMg1-xNixMo3O12 (x=0,05; 0,1; 0,15; 0,2), para tentar reduzir o

coeficiente de expansão térmica da fase mãe, a ZrMgMo3O12. O limite de solubilidade de Zn2+ e Ni2+ no

sistema ZrMgMo3O12 se encontra no intervalo de 0,35 ≤ x ≤ 0,4 e 0,1 ≤x ≤0,2, respectivamente. O menor

coeficiente de expansão térmica (αl =2,82x10-7K-1) foi obtido para a composição x=0,1 no sistema ZrMg1-

xZnxMo3O12 na faixa de temperatura de 213 K a 298 K. Neste sistema, a transição de fase de monoclínica

para ortorrômbica foi observada, ocorrendo abaixo da temperatura ambiente para todas as composições de

x=0,1 a x=0,4. Esta temperatura de transição aumenta conforme aumenta a composição de Zn2+. As análises

de termogravimetria indicaram que as fases dos dois sistemas não são higroscópicas. Aplicando a equação

de Kubelka-Munk, e considerando uma transição indireta para o ZrMg1-xZnxMo3O12, concluiu-se que não

existem diferenças significativas na energia de banda proibida das fases analisadas. No entanto, para uma

transição indireta para o ZrMg1-xNixMo3O12 existe um decréscimo da energia da banda de energia,

conforme o conteúdo de Ni2+ aumenta na composição, além do surgimento da absorção no espectro visível

ACESSO À INFORMAÇÃO PARTICIPE LEGISLAÇÃO ÓRGÃOS DO GOVERNO

https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/portais/coord_programa/index.xhtml

https://gov.br/

http://www.acessoainformacao.gov.br/

https://www.gov.br/pt-br/participacao-social/

http://www4.planalto.gov.br/legislacao/



devido à transição d-d. Por fim, os resultados deste estudo mostraram que é possível obter um material

cerâmico, dentro dos sistemas estudados, que apresente um comportamento de expansão térmica próxima

à zero.

Keywords: Expansão térmica próxima a zero;Coeficiente de expansão térmica;Transição de fase

Volume: 01 Páginas: 94 Idioma: INGLES

Biblioteca depositada: Biblioteca central

Área de Concentração: CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS

Linha de Pesquisa: MATERIAIS NANOESTRUTURADOS / CARACTERIZAÇÃO

Projeto de Pesquisa: Não informado

Orientador: BOJAN MARINKOVIC

O orientador principal compôs a banca do discente? Sim

BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

BOJAN MARINKOVIC DOCENTE

PAULA MENDES JARDIM PARTICIPANTE EXTERNO

ROBERTO RIBEIRO DE AVILLEZ DOCENTE

FINANCIADORES

Não existem financiadores associados ao trabalho de conclusão.

Análise de Trincas e Coating em Pelotas de Minério de Ferro por Processamento Digital de Imagens

Autor: THALITA DIAS PINHEIRO CALDAS


Resumo: As pelotas de minério de ferro são produzidas a partir de um processo de aglomeração de finos de

minério denominado pelotização, e possuem granulometria adequada para utilização em fornos

siderúrgicos. Nesta dissertação dois fenômenos associados às superfícies das pelotas foram estudados: a

formação de trincas e a presença de recobrimento (coating). Durante a pelotização, as pelotas são

submetidas a diversos esforços compressivos e mudanças bruscas de temperatura. Desta forma, são geradas

trincas em sua superfície, que são prejudiciais à resistência e ao desempenho nos fornos de redução. Já

durante o processo de redução pode ocorrer a formação de pontes de ferro entre as pelotas, que se

aglomeram formando clusters que comprometem o fluxo de gases no interior dos fornos. Este problema

pode ser minimizado recobrindo as pelotas com uma mistura a base de óxidos de magnésio, o coating, que

inibe a formação das pontes. Tendo em vista a importância de caracterizar trincas e coating na superfície das

pelotas, a presente dissertação desenvolveu metodologias de aquisição, processamento e análise digital de

imagens adquiridas com um estereoscópio. Foram desenvolvidos porta-amostras ajustáveis que permitiram

a aquisição de imagens 2D de pelotas aproximadamente esféricas de diferentes tamanhos, cobrindo a maior

parte da superfície e evitando a sobreposição de regiões de análise. A rotina de análise de trincas comparou

dois métodos de segmentação e forneceu atributos como espessura média, fração de área e comprimento. A

rotina de análise de coating utilizou segmentação por limiarização e mediu a fração de área ocupada em

cada pelota. O uso dos porta-amostras foi fundamental para o sucesso do procedimento de aquisição. As

rotinas de análise de trincas ou de coating se mostraram robustas para diferentes amostras.

Palavras-chave: **

Abstract: **

Keywords: **

Volume: - Páginas: 0 Idioma: PORTUGUES

Biblioteca depositada: -

Área de Concentração: Não informada

Linha de Pesquisa: Não informada


Orientador: SIDNEI PACIORNIK


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

KAREN SOARES AUGUSTO PARTICIPANTE EXTERNO

MARCOS HENRIQUE DE PINHO MAURICIO PARTICIPANTE EXTERNO



Nome Categoria

OTAVIO DA FONSECA MARTINS GOMES PARTICIPANTE EXTERNO

SIDNEI PACIORNIK DOCENTE

FINANCIADORES


Análise dos parâmetros de soldagem por fricção (FSW) através das medidas de torque e forças

envolvidas no processo

Autor: MARCOS VINICIUS DE OLIVEIRA MARTINS


Resumo: A união de materiais por soldagem é o processo mais utilizado na fabricação de estruturas. A

soldagem traz maior confiabilidade, segurança ao projeto e resistência mecânica das uniões. A indústria tem

cada vez mais procurando utilizar materiais de baixa densidade e alta resistência mecânica. Assim, as ligas

de Magnésio e de Alumínio vêm cada vez mais sendo utilizadas. Pode-se citar como exemplo: a indústria

aeronáutica, automotiva, estrutural e naval. Porém, estas ligas dificultam o processo de união através da

soldagem convencional, que tem no seu principal fundamento a fusão do material, por possuírem baixa

soldabilidade. Ou seja, formam uma camada de óxido que precisa ser removida durante o processo de

soldagem, além de apresentarem grande susceptibilidade a geração de defeitos, tais como trincas e poros

durante o processo de resfriamento da solda. A soldagem por fricção (FSW) foi desenvolvida como uma

alternativa às técnicas de soldagem convencionais, pois esta técnica elimina a fusão do material reduzindo,

assim, os defeitos que surgiriam com a soldagem convencional. Assim, por ser uma solda de estado sólido,

tem a possibilidade de unir materiais dissimilares, polímeros, compósitos, ligas ferrosas e não ferrosas. O

presente trabalho busca avaliar parâmetros de soldagem variando a velocidade de soldagem (ν) e a rotação

da ferramenta (ω) utilizando uma ferramenta com rosca. Será analisado o torque e as forças presentes no

processo e os resultados serão comparados com os resultados obtidos com uma ferramenta de soldagem

sem rosca. A qualidade da solda será correlacionada com os parâmetros de soldagem utilizados por meio de

ensaios mecânicos e tomografia

Palavras-chave: ***

Abstract: ***

Keywords: ***






Orientador: JOSE ROBERTO MORAES D ALMEIDA


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

JOSE ROBERTO MORAES D ALMEIDA DOCENTE

MARILIA GARCIA DINIZ PARTICIPANTE EXTERNO

VALTER ROCHA DOS SANTOS PARTICIPANTE EXTERNO

FINANCIADORES


Avaliação do comportamento mecânico de polímeros em altas deformações mediante uso da técnica

de correlação de imagens digitais

Autor: AYRTON ALEF CASTANHEIRA PEREIRA


Resumo: A poliamida 11 (PA11) destaca-se como um importante polímero de engenharia, possuindo baixa

densidade, além de boa resistência térmica e química. Apesar dos polímeros encontrarem vasta

aplicabilidade, seu uso ainda encontra restrições devido ao seu baixo módulo de elasticidade e baixa

resistência mecânica. A adição de nanopartículas pode promover um aumento notável do desempenho com

um baixo teor de reforço. Embora o potencial de aplicação dos nanocompósitos seja reconhecido, o

desenvolvimento destes é relativamente recente e assim o controle sobre suas propriedades é ainda restrito.



Diante disto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos da adição de nanotubos de titanato

(TTNT), como reforço, na PA 11. Foram realizados testes de nanoidentação e contribuições do teor de TTNT,

funcionalização e teor de sódio sobre as propriedades finais foram avaliadas. Incrementos de dureza e

rigidez foram obtidos com a adição de TTNT, porém nenhum padrão de comportamento pode ser verificado.

A aleatoriedade dos resultados foi discutida, sendo os fatores incontroláveis, inerentes a microestrutura e

morfologia dos nanocompósitos, destacados.

Palavras-chave: Propriedades mecânicas;Termoplásticos;Correlação de imagens digitais;Modelos

constitutivos;Estimação de parâmetros

Abstract: A poliamida 11 (PA11) destaca-se como um importante polímero de engenharia, possuindo baixa

densidade, além de boa resistência térmica e química. Apesar dos polímeros encontrarem vasta

aplicabilidade, seu uso ainda encontra restrições devido ao seu baixo módulo de elasticidade e baixa

resistência mecânica. A adição de nanopartículas pode promover um aumento notável do desempenho com

um baixo teor de reforço. Embora o potencial de aplicação dos nanocompósitos seja reconhecido, o

desenvolvimento destes é relativamente recente e assim o controle sobre suas propriedades é ainda restrito.

Diante disto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos da adição de nanotubos de titanato

(TTNT), como reforço, na PA 11. Foram realizados testes de nanoidentação e contribuições do teor de TTNT,

funcionalização e teor de sódio sobre as propriedades finais foram avaliadas. Incrementos de dureza e

rigidez foram obtidos com a adição de TTNT, porém nenhum padrão de comportamento pode ser verificado.

A aleatoriedade dos resultados foi discutida, sendo os fatores incontroláveis, inerentes a microestrutura e

morfologia dos nanocompósitos, destacados.

Keywords: Mechanical properties;Thermoplastics;Digital image correlation;Constitutive models;Parameter

estimation

Volume: 1 Páginas: 231 Idioma: PORTUGUES

Biblioteca depositada: Biblioteca Central


Linha de Pesquisa: DESEMPENHO E INTEGRIDADE DE MATERIAIS




BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

AMANDA LEMETTE TEIXEIRA BRANDAO DOCENTE



FINANCIADORES


Avaliação do potencial do sistema Al2-xGaxW3O12 para resistência ao choque térmico

Autor: ISABELLA LOUREIRO MULLER COSTA


Resumo: O principal objetivo deste trabalho foi estudar o sistema Al2-xGaxW3O12 (x = 0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7;

0,8; 2) visando compreender os efeitos da substituição parcial de Al3+ (r = 0,67 Å) por Ga3+ (r = 0,76 Å) em

relação ao coeficiente de expansão térmica da fase Al2W3O12. Foi encontrado que o limite de solubilidade de

Ga3+ no Al2-xGaxW3O12 é x=0,5, sendo que as composições com os x 0,6 de Ga3+ evidenciaram, por

difração de raios-X (DRX), a presença de WO3 como fase secundária. Os difratogramas para todas as

composições entre 0 x 0,5, a temperatura ambiente, apresentaram exclusivamente linhas características

do sistema monoclínico (P21/a). A transição para a fase ortorrômbica (Pbcn) foi evidenciada por DRX in situ e

dilatometria e ocorre abaixo de 100oC para todas as composições. A temperatura exata de transição de fase

foi determinada por dilatometria, que apontou para um aumento na temperatura da transição, conforme a

incorporação de Ga3+ aumentava na estrutura cristalina. A análise termogravimétrica das composições

monofásicas revelou que essas fases não são higroscópicas. Embora Al1.5Ga0.5W3O12, seja a composição

monofásica com maior teor de Ga, a fase Al1.6Ga0.4W3O12 foi a que apresentou o menor coeficiente linear

de expansão térmica, , uma redução de 24% quando comparado ao coeficiente linear de expansão da fase

Al2W3O12. O refinamento pelo método de Rietveld do padrão de difração de raios-X obtido a 100°C da

Al1.6Ga0.4W3O12 ortorrômbica, confirmou que o Ga3+ substituiu o Al3+ na proporção descrita pela fórmula

química nominal. A espectroscopia de Raman corroborou as análises de DRX quanto ao limite de



solubilidade, porém, evidenciando também que quantidades mínimas, indetectáveis por DRX, de Al2O3 e

WO3 podem estar presentes mesmo para as composições x 0,5, quando a síntese é realizada pelo método

de reação no estado sólido. A síntese da fase Ga2W3O12, não foi bem sucedida, embora a entalpia de

formação deste composto, calculada por meio da equação generalizada de Kapustinskii e pelo ciclo de Born-

Haber, seja fortemente exotérmica.

Palavras-chave: Expansão térmica negativa;Resistência ao choque térmico;Transição de fase;Coeficiente de

expansão térmica.

Abstract: The aim of this work was to study the Al2-xGaxW3O12 system (x = 0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 2) in

order to investigate the relationship between the partial replacement of Al3+ (r = 67 Å) by Ga3+ (r = 0.76 Å)

and the coefficient of thermal expansion on the Al2W3O12 phase. It was determined as limit of solubility of

Ga3+ in Al2-xGaxW3O12 the sample �� 0.5, once it was identified in the diffraction patter WO3 as a

secondary phase in �� 0.6. Unlike Al2W3O12 which is orthorhombic (Pbcn) at room temperature, the

phases 0.2 �� 0.5 in the Al2- xGaxW3O12 appeared, at room temperature, in the monoclinic system

(P21/a). The transition to orthorhombic phase (Pbcn), determined by XRPD in situ and dilatometry, was

observed below 100oC for all compositions. The phase transition temperature increases as the Ga3+ content

was increased in the crystalline structure. The thermogravimetric analysis of the monophasic samples

showed that they were not hygroscopic. Although the monophasic composition with the highest Ga3+

content was Al1.5Ga0.5W3O12, the phase Al1.6Ga0.4W3O12 presented the lowest linear coefficient of thermal

expansion, ∝�� 1.14 �� , a reduction of 25 % comparing with the linear coefficient of

thermal expansion of the phase Al2W3O12. The Rietveld fit to the orthorhombic Pbcn space group, of the

Al1.6Ga0.4W3O12 diffraction pattern taken at 100℃ , confirms that Ga3+ was replaced by Al3+ in the same

proportion described in the nominal chemical formula, and showed that its polyhedral distortion , Al(Ga)O6

and WO4, is in a higher amount than generally noticed for other phases in this crystal family. The Raman

spectroscopy corroborated the analyzes regarding the solubility limit, although it showed that the

compositions �� 0,5 could have a minimum quantities, undetectable by XRPD, of Al2O3 and WO3, when

synthesized by the solid state reaction method. Kubelka-Munk graphics of Al2-xGaxW3O12 suggest that the

partial replacement of Al3+ by Ga3+ increases the band gap in x�� 0,4, however, the absorption of Al2-

xGaxW3O12 in the visible region increase, this behavior is apparently caused by the presence of WO3, as

deduced by Raman spectroscopy. Attempts to synthesize Ga2W3O12 was not successful, although the

enthalpy of formation of this compound, calculated by Generalized Kapustinskii equation and the Born-

Haber cycle, presented a high exothermic value, �� 10149,15 ��.

��.

Keywords: Negative Thermal Expansion;Thermal shock resistance;Phase transition;Coefficient of thermal

expansion.


Biblioteca depositada: BIBLIOTECA CENTRAL


Linha de Pesquisa: PROCESSAMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE MATERIAIS




BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria



WALDECI PARAGUASSU FEIO PARTICIPANTE EXTERNO

FINANCIADORES


Biofloculação seletiva de hematita ultrafina contida em rejeito de minério de ferro utilizando a

levedura Candida stellata

Autor: MARCELO CARNEIRO CAMARATE


Resumo: Um dos maiores problemas encontrados na indústria mineralógica é a perda de material ultrafino

em processos convencionais. A operação de floculação vem sendo usada para a recuperação destes

materiais ultrafinos e o uso de biossurfactantes como floculantes, extraídos de microrganismos, vem



apresentando bons resultados para a recuperação deste mineral, além de serem biodegradáveis e possuírem

baixa toxicidade. Nesta pesquisa, tem-se como objetivo primordial o estudo da floculação seletiva de

partículas ultrafinas de hematita contidas em rejeito de minério de ferro usando o biossurfactante extraído

da levedura Candida stellata. Foram realizadas caracterizações morfológicas das amostras a serem

utilizadas (análises granulométrica, análise química e difração raio-X). Para os estudos da interação do

biossurfactante nas superfícies dos minerais de hematita e quartzo, análises de espectroscopia de

infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), potencial Zeta, microscopia eletrônica de varredura

(MEV), tensão superficial e ângulo de contato foram procedidos. Em relação ao biossurfactante foram feitos

ensaios de tensão superficial. Para os testes de floculação, realizados por jar test – teste de proveta, avaliou-

se a influência do pH (3, 5,7 ,9, 11), concentração de sólidos (0,1%, 0,25%, 0,50%, 1,00% e 2,00%) e

concentração de biossurfactante (50 mg/L, 75 mg/L, 100 mg/L, 150 mg/L e 200 mg/L) para a recuperação de

hematita. Incialmente os ensaios foram realizados com os minerais separados para assim, se obter as

melhores condições para se empregar no sistema binário. Aplicou-se estudos das teorias DLVO e DLVO

Estendida (XDLVO) para se analisar a diferença da energia de interação entre as partículas antes e após o

contato com o biossurfactante. A lama de rejeito de ferro analisada morfologicamente continha mais de 80%

do material com tamanho de partícula abaixo de 10 µm, contendo 40% do mineral de interesse hematita e

60% de mineral ganga com quartzo na constituição principal. As análises de espectroscopia no

infravermelho (FTIR) e potencial Zeta indicam uma forte adsorção do biossurfactante na superfície da

hematita. No potencial Zeta, o ponto isoelétrico da hematita foi alterado de 5.35 para 3.25. No estudo de

tensão superficial do biossurfactante indicou uma concentração micelar crítica (CMC) de 150 mg/L em pH,

em torno de 30 mN/m. Para os ensaios de floculação, a hematita possuiu uma maior velocidade terminal e

recuperação em pH 3, chegando a 90% de recuperação nesta etapa. Para a concentração de sólidos, os

valores de 0.25% (1.25 g) e 0.50% (2.50 g) adquiriram maior recuperação do mineral, em torno de 96%. E

analisando-se a influência da concentração de biossurfactante, a concentração de 75 mg/L chegou em torno

de 99% da recuperação do mineral de hematita. As energias de interação entre as partículas antes e após a

interação são previstas nas teorias DLVO e DLVO Estendida (XDLVO). Os resultados obtidos neste projeto

indicam que o biossurfactante extraído da levedura Candida stellata possui uma boa seletividade para a

aglomeração das partículas de hematita, podendo ser aplicada em procedimentos que utilizem floculantes

mais nocivos ao meio ambiente.

Palavras-chave: **

Abstract: ***

Keywords: ****






Orientador: MAURICIO LEONARDO TOREM


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

ANTONIO GUTIERREZ MERMA PARTICIPANTE EXTERNO

MAURICIO LEONARDO TOREM DOCENTE

RODRIGO FERNANDES MAGALHAES DE SOUZA DOCENTE

FINANCIADORES


Caracterização de biomassas de macrófitas aquáticas - Cyperus giganteus, Eichhornia crassipes e

Salvinia auriculata: potencialidade do uso de resíduos de podas de wetlands em processos de

termoconversão

Autor: ELIANE CRISTINA BRAGA MARTINS GONCALVES


Resumo: Na busca por uma energia mais sustentável e eqüitativa para o futuro, o uso de resíduos de

biomassa de ação antrópica surge como fonte de matéria-prima para bio ou termoconversão,

economicamente viável e ecologicamente sustentável. Neste sentido, macrófitas aquáticas tornam-se

interessantes do ponto de vista de sua valorização a fonte de biomassa para produção de energia. Este



estudo teve por objetivo a caracterização completa dos resíduos de podas de wetlands visando avaliar a

potencialidade do uso dessas biomassas em processos de bio ou termoconversão. Considerou-se, para esta

pesquisa, as biomassas provenientes de resíduos de podas de controle das macrófitas aquáticas Cyperus

giganteus, Eichhornia crassipes e Salvinia auriculata, das wetlands de tratamento semi-terciário e terciário,

de esgoto sanitário da ETE Ponte dos Leites, localizada no município de Araruama, RJ. As amostras das

macrófitas foram submetidas a análises experimentais de suas propriedades físicas, químicas e térmicas,

bem como estudo cinético (energia de ativação e fator pré-exponencial), a partir da análise das curvas

termogravimétricas, considerando os modelos de Friedman, Kissinger e Ozawa. Além disso, uma avaliação

da caracterização das biomassas foi realizada, utilizando-se a metodologia heurística de árvores de estado

para propor possíveis rotas tecnológicas de conversão termoquímica e bioquímica das biomassas

estudadas. Os resultados do comportamento térmico caracterizaram as biomassas como fonte de energia

viável devido ao PCS variar entre 14,88 - 20,61 MJ.kg-1. As análises termogravimétricas confirmaram que as

estruturas moleculares das macrófitas (Lignina: 9,99 - 26,83% b.s, Celulose: 9,72 - 32,65% b.s, Hemicelulose:

22,13 - 31,46% b.s) afetam os mecanismos de decomposição térmica. Os rendimentos de processamento da

pirólise variaram entre 71,73% a 87,87%, de acordo com a natureza da biomassa e diferentes taxas de

aquecimento. Isso mostra a eficácia da técnica adotada na transformação dos resíduos vegetais analisados

em matérias-primas para geração de energia, evidenciando o potencial energético das biomassas e

confirmando a possibilidade de uso destas como matéria-prima em processos de bio e termoconversão. Com

base na caracterização completa dos resíduos de podas de wetlands indica-se: combustão direta para a C.

giganteus, biodigestão anaeróbia para a E. crassipes e pirólise para a S. auriculata, como rotas tecnológicas

capazes de proporcionar a melhor valorização energética.

Palavras-chave: Energia;biocombustíveis;conversão energética;rotas termoquímicas;rotas

bioquímicas;eficiência.

Abstract: In the search for a more sustainable and equitable energy energy for the future, the use of biomass

residues from anthropic action arises as valuable source of raw material for bio or thermo-conversion,

economically viable and ecologically sustainable. In this sense, aquatic macrophytes become interesting

from the standpoint of their valorization as biomass source for energy production.The objective of this study

was the fully characterization of wetlands pruning wastes in order to evaluate the use potential of these

biomasses in bio or thermal-conversion processes. To this research biomasses of wastes prunning of aquatic

macrophytes Cyperus giganteus, Eichhornia crassipes and Salvinia auriculata, from semi-tertiary and tertiary

treatment wetlands, from sanitary sewage of the Ponte dos Leites ETP, located in Araruama, RJ, were

considered. The macrophyte samples were submitted to experimental analyzes of their physical properties,

chemical properties and thermal analysis, as well as a kinetic study (activation energy and pre-exponencial

factor), starting from the analysis of the thermogravimetric curves, considering Friedman, Kissinger and

Ozawa models. Thermal behavior results characterized biomasses as a viable source of energy due to the

PCS varying between 14.88 - 20.61 MJ.kg-1. Focused on the use in thermochemical and biochemical

conversion processes, analyzes of the bromatological properties confirmed that the molecular structures of

macrophytes (Lignin: 9.99 - 26.83 wt%, Cellulose: 9.72 - 32.65 wt%, Hemicellulose: 22,13 - 31.46 wt%,

depending on the species analyzed) affect the mechanisms of thermal decomposition. Pyrolysis processing

yields vary from 87.87 to 71.73%, depending on the nature of the biomass and different heating rates. This

shows the effectiveness of the technique adopted in the transformation of the analyzed vegetal residues into

raw materials for energy generation, evidencing the energy potential of the biomass and, confirming the

possibility of the use of these plants as raw materials in bio or thermo-conversion processes. Based on the

fully characterization of wetland pruning wastes, the technological routes capable of providing the best

energy recovery were: the direct combustion route for C. giganteus, anaerobic biodigestion for E. crassipes

and pyrolysis for S. auriculata.

Keywords: Energy;biofuels;energy conversion;termochemical routes;biochemical routes, efficiency.



Área de Concentração: ENGENHARIA DE PROCESSOS E MEIO AMBIENTE

Linha de Pesquisa: TECNOLOGIAS AMBIENTAIS


Orientador: FRANCISCO JOSE MOURA


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria



Nome Categoria

FLORIAN ALAIN YANNICK PRADELLE PARTICIPANTE EXTERNO

JULIANA LOBO PAES PARTICIPANTE EXTERNO

MARCOS ALEXANDRE TEIXEIRA PARTICIPANTE EXTERNO

ROGERIO NAVARRO CORREIA DE SIQUEIRA DOCENTE

FINANCIADORES


Caracterização do clínquer e comportamento físico-mecânico do cimento

Autor: REGINA PAULA BALDEZ TRINTA


Resumo: Atualmente, a indústria cimenteira tem usado o co-processamento no intuito de atender a

aspectos econômicos e de sustentabilidade por meio da utilização de resíduos industriais como matérias-

primas e/ou combustíveis não convencionais. Isto pode gerar, através da introdução de maior variabilidade

de elementos menores presentes, consequências nas reações de clinquerização e que podem, por sua vez,

gerar modificações nas propriedades químicas e morfológicas do clínquer. Em função de maior utilização do

co-processamento, a análise mineralógica se tornou ainda mais importante para descrição dessas

modificações morfológicas, não bastando apenas as análises químicas do clínquer para apoio ao controle de

qualidade do processo e de subsídio para tomada de decisões. Essas modificações dos cristais de clínquer

permitem fornecer informações concernentes às condições de preparação e dosagem de matéria-prima,

condições de queima e resfriamento que influencia na sua reatividade e que por sua vez, possibilita

previsões a respeito do desempenho do cimento. A caracterização da farinha e do clínquer foi realizada por

meio dos seguintes ensaios: Fluorescência de Raios X (farinha e clínquer), Difração de Raios X/Método de

Rietveld (farinha e clinquer) e Microscopia Ótica (clinquer). Quanto ao cimento, foram realizados os ensaios

físico-mecânicos: tempo de pega e resistência a compressão, conforme ABNT NBR 16607 e NBR 7215. Os

resultados utilizando o Método de Rietveld/Difração de Raios-X dos quatro principais constituintes do

clínquer foram próximos aos valores teóricos (potenciais de Bogue). A fase predominante do C3S foi

monoclínica, típica de clínqueres industriais, e quanto ao C3A, a fase predominante foi cúbica. Em relação a

microscopia ótica do clínquer, esta técnica gerou um diagnóstico do processo sem grandes problemas (leve

deficiência na moagem de cru) o que não afetou a alta reatividade do clínquer. Os ensaios de tempo de pega

e resistência à compressão do cimento atenderam plenamente a norma ABNT NBR 16697. Palavras-chave:

co-processamento, clínquer, Comportamento físico-mecânico, cimento.

Palavras-chave: Caracterização;Clínquer;Comportamento físico-mecânico;Cimento

Abstract: Currently, the cement industry uses the coprocessing of industries residues as raw materials or

alternative fuel for attending economics and the sustainability aspects. This procedure can introduce a

variety of minor elements that can affect the clinkerization reactions by producing morphological changes of

the clinker crystals and changing the surface tension and viscosity. Thus, mineralogic and microstrutural

characterizations are necessary to understand the clinker reactivity and its effect on the Portland cement

properties. Nonetheless, the number of clinquer kiln control variables is enormous, and it is proposed to use

the Principal Component Analysis (PCA) to choose the most important ones. The X-ray diffraction

characterization of the clinker showed that the four major constituents are consistent with the theorical

values (Bogue potentials). The C3S phase was monoclinic, which is usual for industrial clinkers, and the C3A

phase was usually cubic. These results suggest that the formation of a high reactivity clinker. The physico-

mechanical characterizations “setting time” and “compressive strength” of the Portland cement were

conducted according to NBR 16607 and NBR 7215 ABNT norms. The Portland Cement results agreed with the

NBR 16697 ABNT norm.

Keywords: Characterization;Clinker;Physical-mechanical behavior;Cement




Linha de Pesquisa: EXTRAÇÃO, SÍNTESE E PROCESSAMENTO QUÍMICO DE MATERIAIS




BANCA EXAMINADORA



Nome CategoriaNome Categoria

ALEXANDRE VARGAS GRILLO PARTICIPANTE EXTERNO

FRANCISCO JOSE MOURA DOCENTE



FINANCIADORES


Comportamento Mecânico de uma Tubulação Compósita Reforçada com Fibra de Vidro e Carbono sob

Efeito de Envelhecimento Térmico

Autor: LEONARDO MEIRA OTTOLINI


Resumo: Tubulações compósitas têm sido empregadas na indústria para substituir as tubulações fabricadas

com os materiais convencionais de engenharia, como o aço. O baixo peso específico, elevada resistência

química e mecânica, bem como o menor custo de instalação e manutenção são vantagens que justificam o

uso e aprimoramento desses materiais. Os materiais compósitos mais empregados para a fabricação de

tubulações são os compósitos de matriz polimérica reforçados com fibras. Durante o tempo de serviço, as

tubulações compósitas que são utilizadas no setor de óleo e gás estão sujeitas a ambientes agressivos e

intempéries, como exposição a altas temperaturas, umidade e diversos produtos químicos. A temperatura e

a absorção de fluidos são as principais causas da degradação das propriedades físicas e químicas desses

materiais, reduzindo a resistência mecânica e, consequentemente, a vida útil das tubulações em serviço.

Portanto, este trabalho teve o objetivo de avaliar durante o período de 12 meses o efeito dos agentes de

degradação em uma tubulação compósita de resina epóxi reforçada com fibras de vidro e carbono. Para tal,

amostras da tubulação foram submetidas à temperatura, água, óleo lubrificante e pressão hidrostática. O

comportamento mecânico foi avaliado a partir do ensaio de achatamento sob placas paralelas, ensaio

sonoro, ensaio colorimétrico, análise de absorção de fluidos, análise térmica e microestrutural. Ao final do

experimento foi constatado que todas as condições de envelhecimento causaram degradação similar, com

redução das propriedades mecânicas e térmicas, bem como a plastificação da matriz polimérica.

Palavras-chave: Compósito;resina epóxi;tubulação de fibra de vidro;envelhecimento;comportamento

mecânico.

Abstract: Composite pipes has been used in the industry to replace conventional pipes commonly

manufactured with steel. The lower specific weight, high chemical and mechanical resistance, as well as the

low cost of installation and maintenance are the advantages that warrant the use of this materials and their

development. The most common composite materials used for the manufacture of pipes are the polymer

matrix composites reinforced with fiber. During their lifetime, the composite pipes used in the oil and gas

facilities are subject to aggressive environments, such as exposure to high temperatures, moisture and

various chemical products. Temperature and fluid absorption are the principal causes of degradation of

physical and chemical properties of these materials, reducing their mechanical resistance and, consequently,

the lifetime of the pipes in service. Therefore, the main objective of this work was to evaluate the effect of

degradation agents on an epoxy composite pipe reinforced with fiberglass and carbon fibers for a period of

12 months. To achieve this objective, samples of the composite pipe were submitted to temperature, tap

water, lubricant oil and hydrostatical pressure. The mechanical behavior was evaluated using parallel-plate

test, sound test, colorimetric test, fluid absorption analysis, thermal and microstructural analysis. At the end

of the experimental procedure it was verified that all the aging conditions caused similar degradation, with

reduction of the mechanical and thermal properties, as well as the plasticization of the polymeric matrix.

Keywords: Composite;epoxy resin;fiberglass pipeline;aging;mechanical behavior.





Projeto de Pesquisa: Ensaios físico-químicos e mecânicos para avaliação de fenômenos de envelhecimento

de dutos de PEAD e PA



BANCA EXAMINADORA



Nome CategoriaNome Categoria

DANIEL CARLOS TAISSUM CARDOSO PARTICIPANTE EXTERNO


NARA GUIDACCI BERRY PARTICIPANTE EXTERNO

FINANCIADORES


Controle preditivo baseado em modelo não-linear aplicado a uma coluna despropanizadora

Autor: ANA CAROLINA GUIMARAES COSTA


Resumo: Este trabalho tem como objetivo estudar estratégias de Controle Preditivo baseado em Modelo

Não-Linear (NMPC) aplicadas a uma coluna de destilação despropanizadora simulada. Essas colunas são

empregadas em unidades de processamento de gás natural (UPGNs) para a separação do produto propano

do butano. Colunas de destilação possuem características particularmente desafiadoras sob o ponto de vista

de controle, como: não-linearidades, grandes constantes de tempo, atraso, restrições de variáveis e inversão

do sinal de ganho estático. Como as medidas de composição frequentemente possuem atrasos e dados

esparsos, os sistemas de controle convencionais não são capazes de controlar a composição diretamente e

possuem dificuldade em manter os produtos dentro das especificações. Contudo, controladores baseados

em modelo possuem a habilidade de prever a composição através do modelo interno do processo, além de

ser capaz de lidar com restrições. Desta forma, foram estudadas duas estratégias de modelos não-lineares:

uma abordagem com um modelo interno orientado a blocos do tipo Hammerstein, cujo modelo estacionário

é modelado por polinômio, e em uma abordagem em que todo o modelo interno dinâmico é composto por

uma rede neural. O sistema estudado foi identificado de forma a se obter valores numéricos adequados aos

parâmetros dos modelos. A identificação dos modelos e os algoritmos de NMPC foram implementados no

ambiente MATLAB. A coluna de destilação foi simulada usando o Aspen Plus Dynamics. Como resultado,

essas estruturas avançadas de controle proporcionam melhor controle de qualidade do produto e regulação

da planta, em comparação com as estratégias usuais de controle usadas nos NGPUs atuais.

Palavras-chave: ****

Abstract: *******

Keywords: *********






Orientador: BRUNNO FERREIRA DOS SANTOS


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

BRUNNO FERREIRA DOS SANTOS DOCENTE

FINANCIADORES


Correlação entre porcentagem de fases, taxa de resfriamento e corrosão em aços inoxidáveis duplex

Autor: GUSTAVO BALDERRAMAS HULPAN PEREIRA


Resumo: Aços inoxidáveis duplex (AIDs) são aços que apresentam boas propriedades mecânicas e de

resistência à corrosão, devido a microestrutura composta de, aproximadamente, partes iguais de austenita e

ferrita. A exposição dos AIDs a altas temperaturas, durante um processo de soldagem por exemplo, pode

resultar numa mudança microestrutural na faixa de temperatura de 1200 e 800 °C, bem como na formação

de intermetálicos numa faixa de temperatura entre 1000 e 600 °C. Estes podem reduzir as propriedades da

junta soldada principalmente zona termicamente afetada pelo calor (ZTA), como por exemplo em corrosão

em meio clorídrico. No entanto, durantes processos de fabricação ou manutenção, seja por um tratamento

térmico ou por processos de soldagem, as propriedades do material podem ser alteradas, bem como a

resistência à corrosão por pites. O presente estudo tem como objetivo correlacionar as microestruturas



obtidas por diferentes taxas de resfriamento, sendo estas microestruturas obtidas por simulação,

equivalente aquela obtida em soldagem, a qual equivale a um regime de não-equilíbrio, com a

microestrutura obtida em um regime de equilíbrio e determinar como estas transformações afetam a

resistência a corrosão. O estudo foi realizado para dois tipos de AIDs: o SAF 2304 e o SAF 2507. A ZTA foi

obtida por meio de um simulador Gleeble® em dois aportes (1,0 e 3,0 KJ/mm). Em paralelo amostras dos

mesmos aços serão tratadas termicamente em duas temperaturas diferentes (1000 e 1100 °C) para três

tempos diferentes (24, 72 e 240 horas) e temperadas em água. As amostras foram analisadas através de

microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), para obtenção da quantificação de fases,

microdureza das fases, dureza e ensaio de corrosão (ASTM G48). A fração volumétrica da fase austenita das

amostras termicamente reduziu com o aumento do tempo e da temperatura, enquanto para as amostras

simuladas termicamente diminuiu com o aumento da taxa de resfriamento das amostras. Para a resistência

a corrosão por pites das amostras foi notável a relação do aumento da temperatura com a resistência à

corrosão das amostras, de tal forma que, ao aumentar a temperatura de tratamento, as fases (austenita e

ferrita) tendem a equiparar seus valores de PREN devido ao equilíbrio termodinâmico dos elementos nas

fases, favorecendo a resistência à corrosão por pites do material

Palavras-chave: ***

Abstract: ****

Keywords: ***






Orientador: IVANI DE SOUZA BOTT


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

IVANI DE SOUZA BOTT DOCENTE

JORGE CARLOS FERREIRA JORGE PARTICIPANTE EXTERNO

LUIS FELIPE GUIMARAES DE SOUZA PARTICIPANTE EXTERNO

MATHEUS CAMPOLINA MENDES PARTICIPANTE EXTERNO

FINANCIADORES


Decomposição térmica e redutora do ZnSO4 na presença de catalisadores

Autor: GABRIELA VICTORIA TOMASI KURBAN


Resumo: A busca por novos recursos que viabilizam a substituição de combustíveis provenientes de matriz

fóssil tem sido intensificada nas últimas décadas. O hidrogênio está sendo visto como um potencial

combustível alternativo e por esse motivo pesquisas sobre as rotas de produção e armazenamento deste

recurso estão desenvolvidas. Os métodos existentes para a obtenção do hidrogênio gasoso são diversos, no

entanto, nem todos são ecologicamente corretos. Dentre as propostas difundidas, os ciclos termoquímicos

de quebra da molécula da água vêm se apresentando como alternativas promissoras. Neste segmento, o

ciclo do enxofre-iodo é um dos ciclos termoquímicos em destaque em muitas pesquisas. Este ciclo

caracteriza-se por ser um processo termoquímico fechado que ocorre em três etapas, cuja terceira etapa é

composta por uma reação de decomposição do ácido sulfúrico resultando na formação seletiva de dióxido

de enxofre e oxigênio. Recentemente, pesquisas têm estudado a utilização de sulfatos metálicos em

substituição ao ácido sulfúrico no ciclo do enxofre-iodo. No entanto, sabe-se que a decomposição térmica de

sulfatos são reações endotérmicas que ocorrem a temperaturas razoavelmente elevadas dependendo do

cátion característico. Nesse sentido, considera-se a utilização de catalisadores e agentes redutores capazes

de diminuir a temperatura sem a perda de seletividade. Assim, o presente trabalho de pesquisa tem por

objetivo avaliar a decomposição térmica do sulfato de zinco monohidratado na presença do agente redutor

enxofre assim como em associação com catalisadores que estimulam a transformação do trióxido de enxofre

no respectivo dióxido (exemplo: Pd-γAl2O3, CeO2-CaO, Ce/Zn e Ce). Nesse particular, o trabalho prevê um

estudo termodinâmico dos processos, caracterização dos catalisadores e dos produtos da decomposição em



FTIR, DRX e MEV, análises térmicas via TG-DSC dos processos químicos e a obtenção de um modelo cinético

da decomposição térmica do sulfato.

Palavras-chave: **

Abstract: ***

Keywords: ***






Orientador: RODRIGO FERNANDES MAGALHAES DE SOUZA


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria





FINANCIADORES


Degradação térmica e processamento minero-metalúrgico de uma amostra de sucata eletrônica

urbana

Autor: JULIANA SANTOS SETTE DE OLIVEIRA


Resumo: O crescimento da produção de resíduos sólidos devido a evolução tecnológica, principalmente nos

países em desenvolvimento, vem apresentando-se de maneira acelerada. Esta evolução acarreta na

produção de novos produtos eletrônicos mais atualizados e, cada vez mais sofisticados quanto à

composição química, com novas funcionalidades, tornando os antigos dispositivos obsoletos. O consumo

exarcebado destes novos produtos contribui para um problema que ganha cada vez mais relevância no

cenário mundial, o acúmulo de lixo eletrônico de origem urbana. O presente estudo contemplará como

matéria prima amostras de placas de circuito impresso de computadores, conhecidas como PCI, que são um

padrão de barramentos, destinado a conectar periféricos à placa-mãe. Tendo em vista que nestes resíduos

os teores de metais são tipicamente superiores àqueles de reservas naturais, torna-se interessante buscar

rotas que viabilizem a reciclagem desses resíduos com a concomitante recuperação de constituintes de

interesse ou concentração de precursores em distintos grupos para a posterior recuperação de metais. Nota-

se na literatura, uma clara preferência por métodos em meio aquoso o que, por sua vez, motiva a realização

de estudos associados com processos térmicos já que nestes todo resíduo produzido pode ser reaproveitado

e não há geração de efluentes. Nesta abordagem, este material, tipicamente constituído por material

orgânico (ex: plásticos como PVC) e constituintes inorgânicos (ex: metais e ligas metálicas), será submetido a

um processamento térmico em forno tubular a 350 °C em atmosfera inerte. Esta proposta tem por objetivo

avançar no campo de conhecimento das técnicas de concentração e recuperação de metais contidos em

placas dessa natureza, tais como Cu e metais preciosos. Foram realizadas análises termogravimétricas para

acompanhar as melhores condições de processo e caracterização do material e produtos através de

MEV/EDS. Utilizando das condições ideais pode-se documentar uma separação simples e eficiente do cobre

contido nas placas, além da possível recuperação dos resíduos líquidos e gasosos gerados

Palavras-chave: ***

Abstract: ****

Keywords: ***










BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria





FINANCIADORES


Desenvolvimento de modelos para avaliação da corrosão em placas de circuito impresso

Autor: TAMIRES PIMENTEL BEZERRA


Resumo: Com o aumento do consumo de eletroeletrônicos e o desenvolvimento da tecnologia, surgiu uma

ampla gama de produtos com diferentes funcionalidades, cada vez mais complexas e menores. As placas de

circuito impresso (PCBs) são consideradas a parte principal dos dispositivos eletrônicos. O cobre é o seu

principal componente e a fabricação de PCBs geralmente libera grandes quantidades de lodo, contendo o

metal. O potencial déficit de oferta de metais de fontes primárias fortaleceu o crescimento de pesquisas que

buscam obter esses recursos por meio de fontes secundárias. O processo de lixiviação de cobre pela solução

de ácido clorídrico e fluxo de ar foi estudado para encontrar as condições experimentais ótimas do processo,

que tem como principal característica o seu baixo custo, e a possibilidade de regeneração e reutilização da

solução. A partir do planejamento experimental, desenvolvido no software STATISTICA; os parâmetros foram

simulados para avaliar o efeito da concentração de ácido e fluxo de ar. Os resultados obtidos pela previsão

foram comparados com os resultados experimentais reais. A modelagem foi confirmada pela análise de

variância (ANOVA) e o modelo foi capaz de prever a resposta. Através da investigação da superfície de

resposta e curvas de contorno, foram identificadas as condições otimizadas para o processo.

Palavras-chave: Placas de Circuito Impresso;Corrosão de Metais;Inteligência Artificial

Abstract: The increased consumption of consumer electronics and the development of technology has led to

the emergence of a range of products with different features, increasingly complex and smaller. Printed

circuit boards (PCIs) are considered the main part of electronic devices, with copper being their elementary

component. The design and thickness of the circuit tracks are crucial to characterize the passage of electric

current in electronic equipment and its operation is directly linked to the quality of the circuit tracks. This

work aims to study the copper leaching process through the reaction of hydrochloric acid, copper chloride II

and airflow. In addition to investigating the optimal experimental conditions of the process, which has as its

main feature the possibility of regeneration and reuse of the solution. Models to evaluate the effect of acid

concentration and airflow on PCB corrosion were developed by applying experimental design (by the

classical method and by the genetic algorithm in polynomial models) and artificial neural networks. Aiming

to find the best experimental conditions for the proposed system, besides investigating the best prediction

technique. The results obtained by the predictions were compared with the actual experimental results. The

modeling was compared by analysis of correlation coefficients (R2) and error indices (SSE, MSE, and RMSE).

Noting that the polynomial model was the most appropriate to predict the response. Through investigation

of the response surface and contour curves, the optimized conditions for the process were identified. Of

which the optimal concentrations of hydrochloric acid, copper chloride II and airflow were 1 mol.L-1, 0.3

mol.L-1 and 0.5 L / min, respectively.

Keywords: Printed Circuit Boards;Corrosion of metals;Artificial intelligence








BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria



Nome Categoria


ANTONIO GUTIERREZ MERMA PARTICIPANTE EXTERNO


FINANCIADORES


Discriminação de Poros e Trincas em Pelotas de Minério de Ferro Utilizando Redes Neurais Deep

Learning

Autor: EMANUELLA TARCIANA VICENTE BEZERRA


Resumo: O processo de formação de pelotas de minério de ferro consiste na preparação das matérias-

primas, formação da pelota crua e endurecimento por meio da queima. O produto final deve ser um material

poroso que permita a difusão de gases no forno de redução e que, simultaneamente, resista a compressão,

característica relevante durante o transporte e no carregamento do forno. No entanto, durante o tratamento

térmico e o transporte podem surgir trincas que comprometem a integridade das pelotas. A discriminação de

poros e trincas é, portanto, um importante fator para a análise microestrutural e controle de qualidade do

material. A microtomografia de raios-x é uma técnica não destrutiva que gera imagens tridimensionais, o que

permite uma visualização completa da pelota. No entanto, a metodologia usual de processamento digital de

imagens, baseada em extração de atributos de tamanho e forma, apresenta limitações para discriminar

poros de trincas. Redes Neurais Deep Learning são uma alternativa poderosa para classificar objetos em

imagens, utilizando como entrada as intensidades dos pixels e atributos automaticamente determinados

pela rede. Após treinar um modelo com os padrões correspondente a cada classe, é possível atribuir cada

pixel da imagem a uma das classes presentes, permitindo uma segmentação semântica. Nesta dissertação,

otimizou-se uma rede Deep Learning com arquitetura U-Net, usando como conjunto de treinamento poucas

camadas 2D da imagem 3D original. Aplicando o modelo à pelota utilizada no treinamento foi possível

discriminar com sucesso poros de trincas. A aplicação do modelo a outras pelotas exigiu a incorporação de

camadas destas pelotas ao treinamento e otimização de parâmetros do modelo. Os resultados

apresentaram muita instabilidade, indicando a dificuldade de criar um modelo geral para discriminação

entre poros e trincas em pelotas de minério de ferro.

Palavras-chave: **

Abstract: ****

Keywords: ****






Orientador: SIDNEI PACIORNIK


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

KAREN SOARES AUGUSTO PARTICIPANTE EXTERNO


SIDNEI PACIORNIK DOCENTE

FINANCIADORES


Efeito da fase δ e da presença de vapor d’água no estágio inicial do processo de oxidação da liga

VAT46®

Autor: JORGE LUIZ MEYRELLES JUNIOR


Resumo: A liga VAT46 foi desenvolvida para ser uma opção às ligas comumente utilizadas em motores de

combustão interna, VAT 80A® e VAT 751®, porque estas ligas, apesar de alta resistência a corrosão a altas

temperaturas e boas propriedades de fluência, apresentam baixa resistência ao desgaste, alto custo devido



ao alto percentual de níquel presente na composição e difícil usinabilidade. A microestrutura da liga VAT46

apresenta uma matriz austenítica com grande quantidade de precipitados γ‘ [Ni3(Al,Ti)], γ‘’ (Ni3Nb) e

carbetos de nióbio (NbC). A partir de tratamento térmico, também, pode ser precipitado a fase δ. Diferente

das demais, a fase δ, devido sua morfologia, pode tornar a liga mais vulnerável a corrosão e fragilização por

hidrogênio. Os estudos de mecanismo de oxidação referentes a esta liga não analisaram a influência e as

consequências do vapor d’água e da fase delta nos estágios iniciais do processo de oxidação. O vapor de

água, devido a dissociação da água, pode causar fragilização e a fase δ causa elevação de energia superficial

devido ao deslocamento de alto ângulo na interface da matriz com a fase. Devido a pouca idade desta liga,

existem dados insuficientes sobre os momentos iniciais de oxidação a altas temperaturas e por isso o

objetivo principal deste trabalho é averiguar a possibilidade de influência do vapor d’água e da fase delta

nos momentos iniciais de oxidação em dois tipos de amostra da liga VAT46: A e B(δ). O experimento o qual as

amostras foram submetidas, tinham como parâmetro a temperatura de 800ºC por 10 horas e dividido em

duas etapas, uma com a presença de vapor dágua e outro à seco. A liga oxidada foi analisada por meio de

microscópio ótico,

Palavras-chave: ***

Abstract: ****

Keywords: ***;]






Orientador: FERNANDO COSME RIZZO ASSUNCAO


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

FERNANDO COSME RIZZO ASSUNCAO DOCENTE

IVANI DE SOUZA BOTT DOCENTE

MAURICIO DE JESUS MONTEIRO PARTICIPANTE EXTERNO

FINANCIADORES


Estudo da pirólise lenta da madeira reciclada e avaliação do efeito oxidante de nanopartículas de

Fe2CoO4 e Co3O4

Autor: ANA CAROLINA MARQUES DOURADO


Resumo: A demanda energética mundial está em constante crescimento e tal cenário faz aumentar a

preocupação com os impactos ambientais, muitos deles decorrentes da exploração de combustíveis fósseis

e sua utilização desmedida. Neste contexto, o estudo da pirólise da biomassa apresenta uma alternativa

para a produção direta de calor que pode vir a ser utilizado em usinas termoelétricas sustentáveis. Para

tanto, vem sendo realizada uma pesquisa sobre a possibilidade de aproveitar a madeira reciclada como a

biomassa principal deste processo, investigação que está sendo realizada em conjunto com uma empresa do

ramo de reciclagem de madeira. Este trabalho apresenta a caracterização da madeira reciclada bem como

da madeira de eucalipto para poder averiguar a similaridade química entre as duas biomassas. Para tanto

foram realizadas análises de espectroscopia de infravermelhos (FTIR) e difração de raios-X (DRX), além de

análises de microscopia eletrônica de varredura com espectroscopia por dispersão de energia (MEV/EDS).

Com o auxílio da técnica de termogravimetria (TG) foram realizados experimentos de pirólise lenta da

madeira reciclada, a partir dos quais foram identificados eventos térmicos, caracterizados por perdas de

massa. Para verificar um possível efeito oxidante dos óxidos Fe2CoO4 e Co3O4, realizou-se também pirólise

lenta da mistura da madeira reciclada com cada um dos óxidos, tendo sido identificados eventos térmicos

que não estavam presentes nos experimentos com a madeira pura. Os principais eventos foram avaliados

cineticamente por métodos model-free que permitem a determinação da energia de ativação sem a

necessidade de assumir uma ordem de reação. Neste trabalho foram estudos os métodos de Kissinger (KS) e

Kissinger-Akahira-Sunose (KAS), métodos estes bastante difundidos na literatura para a avaliação cinética de

diferentes biomassas.



Palavras-chave: Madeira reciclada;Análise termogravimétrica;Fe2CoO4;Co3O4;Pirolise lenta

Abstract: World’s energy demand is constantly growing, and this scenario raises the concern about

environmental impacts, many of them resulting from the constant manipulation of fossil fuels and their

excessive use. In this context, the study of biomass pyrolysis presents an alternative for the direct production

of heat that can be used in sustainable thermoelectric plants. To this end, a research has been carried out on

the possibility of taking advantage of recycled wood as the main biomass of this process, an investigation

that has been carried out along with a company in the field of wood recycling. This work presents the

characterization of a recycled and a typical Brazilian eucalyptus wood with the purpose of proving their

chemical similarity. Therefore, analysis of Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive

Spectroscopy (SEM/EDS), X-ray diffraction (XRD) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) was

performed. Thermogravimetric (TG) experiments were carried out with slow pyrolysis of recycled wood and

eucalyptus wood, from which were identified thermal events, characterized by mass losses. To verify a

possible oxidative effect of the compounds Fe2CoO4 and Co3O4, slow pyrolysis of a mixture of the recycled

wood with each of the oxides was also performed, and thermal events that were not present in the

experiments with the pure wood were identified. The main thermal events were kinetic investigated with

model-free methods which allows the determination of the activation energy without the need of a reaction

order pre-stipulated. In this work were tested the Kissinger (KS) and Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) model-

free methods and the TG data of five different heating rate were collected until 1100 °C. For the most relevant

thermal event, which occurs from 200 to 390 °C (for recycled wood and its mixture with the oxides) the

adjustment of both methods was fine and in accordance with literature.

Keywords: Recycled wood;Thermogravimetric analysis;Fe2Coo4;Co3O4;Slow Pirolysis






Orientador: ROGERIO NAVARRO CORREIA DE SIQUEIRA


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria


JOSE BRANT DE CAMPOS PARTICIPANTE EXTERNO



FINANCIADORES


Estudo do Processo Oxidativo Avançado FZV/H2O2 para a pré-oxidação da matéria orgânica natural em

águas de superfície

Autor: NAIARA DE OLIVEIRA DOS SANTOS

Tipo de Trabalho de Conclusão: TESE Data da Defesa: 11/09/2019

Resumo: A presença de ácidos húmicos (AHs), fração esta representativa da matéria orgânica natural

presente em águas naturais, pode contribuir para a formação de subprodutos de desinfecção (SPDs), como

os Trihalometanos (THMs), ao reagirem com o cloro durante a produção de água potável nas estações de

tratamento de água (ETAs). Tais subprodutos têm sido amplamente investigados devido a seus efeitos no

organismo humano, como por exemplo, o aumento do risco de câncer. Portanto, a remoção do AH antes da

etapa de cloração é necessária para a minimização de tais riscos. O processo de oxidação avançada (POA)

baseado em FZV (ferro zero valente) e peróxido de hidrogênio (H2O2) aplicado como uma etapa pré-

oxidativa em ETAs foi proposto e investigado quanto à degradação da matéria orgânica, incluindo sua fração

relacionada aos AHs. Com o objetivo de estudar um material ainda pouco investigado no processo FZV/H2O2

e possivelmente de melhor viabilidade econômica, principalmente para aplicação em ETAs localizadas em

regiões subdesenvolvidas/ em desenvolvimento, cortes de ferro comercial (área superficial de 2,56 cm²)

foram aplicados ao processo. Experimentos em escala de bancada foram conduzidos com água natural

(amostras coletadas em lago do Regent’s Park e do Rio Tâmisa, localizados em Londres, Reino Unido) e em

solução de AH preparada em laboratório. Alterações na absorbância de UV a 254 nm (UV254), na

concentração de carbono orgânico dissolvido (COD), na formação de Trihalometanos (THMs) e peso



molecular da matéria orgânica foram analisadas para avaliar o desempenho do tratamento FZV/H2O2.

Análises de caracterização do FZV e seus respectivos produtos de corrosão foram verificados pelas técnicas

de OES (Espectroscopia de Emissão Ótica), MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura), DRX (Difração de

raios-X), XPS (Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por raios X) e FTIR (Espectroscopia no Infravermelho

com Transformada de Fourier). Concluiu-se que a remoção da matéria orgânica natural (MON) foi

influenciada pela dosagem de H2O2, pH inicial e número de ciclos de uso do FZV. A formação de camada

passiva na superfície do metal a partir de sua oxidação produziu espécies de óxidos/hidróxidos que podem

contribuir para a redução na eficiência de reuso do FZV no decorrer dos ciclos. Verificaram-se satisfatórios

resultados de remoção da MON em diferentes matrizes aquáticas a partir das mesmas condições

experimentais. Isto indica a viabilidade de aplicação deste processo oxidativo sobre diferentes águas

naturais de superfície, possibilitando a mineralização parcial da MON e uma significativa redução de sua

estrutura aromática. As melhores condições experimentais a nível estatístico obtidas a partir do tratamento

da água natural foram pH0= 4.5 e [H2O2]= 100% de excesso da dosagem estequiométrica, alcançando

remoções de 51% e 74% para COD e UV254, respectivamente.

Palavras-chave: ***

Abstract: ***

Keywords: ****






Orientador: LUIZ ALBERTO CESAR TEIXEIRA


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

ANDREA AZEVEDO VEIGA PARTICIPANTE EXTERNO

FABIANA VALERIA DA FONSECA PARTICIPANTE EXTERNO

LUIZ ALBERTO CESAR TEIXEIRA DOCENTE


FINANCIADORES


Estudo e Caracterização de polímeros modificadores de viscosidade e os seus impactos em bases

lubrificantes

Autor: PAMELA FERNANDES DE OLIVEIRA BARRETO


Resumo: A busca por eficiência energética aliada às novas tecnologias na indústria automotiva demanda

cada vez mais o emprego de materiais com elevado desempenho, como óleos lubrificantes com altas

tecnologias de aditivos e óleos básicos. Dentre os aditivos empregados nas formulações de óleos

lubrificantes cabe destacar os de natureza polimérica, que desempenham papel importante na performance

do fluido, utilizados como melhoradores de viscosidade. Com a necessidade de óleos lubrificantes com

viscosidades cada vez mais baixas, a função dos modificadores de viscosidade tem se tornado cada vez mais

importante e tem se tornado um diferencial na formulação do lubrificante. Atualmente, testes complexos e

de alto custo em motores são empregados para avaliação de novos componentes nos óleos lubrificantes,

portanto análises preliminares de estudo e caracterização de novos aditivos são de extrema relevância.

Desta forma, este trabalho tem como objetivo caracterizar diferentes polímeros disponíveis no mercado,

utilizados como modificadores de viscosidade, empregando métodos de análise térmica e reológica, e ainda

avaliar o impacto destes aditivos em bases lubrificantes. Os resultados encontrados permitiram avaliar o

comportamento das borrachas poliméricas frente à degradação térmica, influenciada pelo processo de

polimerização e estrutura química e não pelo SSI, e frente ao seu comportamento reológico mostrando ser

uma metodologia eficiente para diferenciação destes materiais. As bases lubrificantes avaliadas mostraram

um comportamento de fluido Newtoniano clássico e quando os polímeros modificadores foram adicionados,

em determinadas concentrações, observou-se uma alteração deste comportamento de fluido. As análises e

técnicas empregadas permitiram avaliar o impacto no comportamento reológico dos óleos básicos



estudados, tanto em diferentes concentrações quanto em diferentes bases oriundas de diferentes processos

de refino, permitindo concluir que os aditivos poliméricos empregados em bases lubrificantes são capazes

de alterar o comportamento térmico e reológico das bases lubrificantes estudadas. As metodologias

empregadas se mostraram eficientes para avaliação preliminar destes aditivos.

Palavras-chave: ***

Abstract: ***

Keywords: ***








BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

EDUARDO DE ALBUQUERQUE BROCCHI DOCENTE


FINANCIADORES


Estudo Micro/Nanoanálitico das Transformações Descontínuas e Identificação de Fases na Liga 33 à

base de Cr-Fe-Ni

Autor: JULIO CESAR SPADOTTO


Resumo: A presente tese tem como objetivo estudar as reacoes descontinuas que ocorrem nos contornes de

grao sob condicoes de envelhecimento a altas temperaturas e identificar as fases que precipitam em função

do tempo em uma liga de alto teor de Cr , Fe e Ni – denominada Liga 33, tendo em vista o efeito destas

trasformacoes nas potenciais aplicações em industrias de alto desempenho. Amostras na condição como

recebida foram submetidas a tratamentos isotérmicos de envelhecimento a 700, 800 e 900 °C. Por

argumentos cineticos, enfase foi dada ao estudo do envelhecimeto a 800 °C em intervalos de tempo entre 10

minutos e 100 horas com o objetivo de promover fenômenos de precipitação nos modos convencional e

descontínua. A caracterização microestrutural detalhada foi realizada por microscopia óptica (MO),

microscopia eletrônica de varredura (MEV) analitica por espectroscopia de dispersão de energia de raios-X

(XEDS) e difração de elétrons retroespalhados (EBSD) e, na escala nanometruca, por microscopia eletrônica

de transmissão (MET) no modo convencional por contraste de difração e no modo analítico (STEM/XEDS).

Resultados obtidos por STEM/XEDS e difração de elétrons mostraram que a transformação descontínua, pela

particao de solutos gera colônias de PD concomitante a migração dos CG, e resulta na precipitação de cinco

diferentes fases dentro de uma mesma colônia de PD: (1) carbeto-M23C6 rico em Cr com estrutura CFC, (2)

fase-η enriquecida em Si com estrutura cúbica-diamante, (3) fase α rica em Cr com estrutura CCC, (4) fase

intermetálica σ com estrutura tetragonal e (5) nitreto-M2N rico em Cr com estrutura hexagonal. Em geral, as

colônias de PD na Liga 33 evoluem no envelhecimento seguindo a sequencia a saber: nos estágios iniciais do

processo ocorre precipitação intergranular (carbeto-M23C6 e fase-η) no CG original; com o aumento no

tempo de envelhecimento, os contornos migraram alimentados pela difusão de soluto num pricesso

conhecido como DIGM, enquanto precipitados da fase α-Cr nuclearam adjacente ao CG e cresceram com

morfologia lamelar acompanhando a migração do contorno, desenvolvendo assim as colônias de PD.

Eventualmente, a fase-η também precipita no interior da colônia e na frente de reação. Nos estágios finais do

processo de crescimento das colônias de PD ocorre a formação da fase-σ na frente de reação da PD e,

posteriormente, a formação do nitreto-M2N na frente de reação e dentro da colônia. Foi verificado que a

reação de PD é controlada, primeiramente, pela difusão de CG do Cr e, com o tempo de reação pela difusão

de volume do Cr, o que resultou em um crescimento no estado não-estacionário da reação. Além da

ocorrência de cinco fases precipitadas dentro da mesma colônia de PD, outra característica marcante da

reação de PD na Liga 33 refere-se à consistente evidência que a fase inicialmente precipitada nos CG

(carbeto-M23C6) é diferente da fase precipitado com morfologia lamelar (fase α-Cr) dentro da colônia. Tal

observação constitui a primeira evidência para o fenômeno de PD envolvendo colônias multi-fases em

materiais multicomponentes estruturais.



Palavras-chave: Liga 33;Processos de Precipitação;Reação de Precipitação Descontínua;DIGM;Microscopia

Eletrônica Analítica;Identificacao de fases

Abstract: This thesis aims at study the discontinuous reactions taking place at grain boundaries (GB) under

high-temperature aging conditions and to identify the precipitated phases as a function of the time in a Cr-

Fe-Ni alloy - Alloy 33, in view of the deleterious effect of these transformations on potential applications of

this alloy in high-performance industries. Samples in the as-received condition were submitted to isothermal

aging treatments at 700 °C, 800 °C and 900 °C. Emphasis was given to the study of aging at 800 °C in time

intervals between 10 minutes and 100 hours in order to promote precipitation phenomena in the

conventional and discontinuous modes. The microstructural characterization was carried out by light optical

microscopy (LOM), analytical scanning electron microscopy (SEM) by X-ray energy dispersive spectroscopy

(XEDS), electron backscatter diffraction (EBSD) and transmission electron microscopy (TEM) under

conventional mode using diffraction contrast and analytical mode (STEM/XEDS). Results obtained by

STEM/XEDS and electron diffraction revealed that the discontinuous transformation, by solutes partitioning,

generates discontinuous precipitation (DP) colonies concomitant with GB migration and results in the

precipitation of five different phases within a single DP colony: (1) Cr-rich M23C6-carbide with FCC structure,

(2) Si-enriched η-phase with diamondcubic structure, (3) Cr-rich α-phase with BCC structure, (4) intermetallic

σ-phase with tetragonal structure, and (5) Cr-rich M2N-nitride with hexagonal structure. In summary, DP

colonies in Alloy 33 upon aging at 800 °C evolve according the following the sequence: in the initial stages of

the process intergranular precipitation (M23C6-carbide and n-phase) occurs at original GB; with the increase

in aging time, the boundaries migrated fed by solute atoms in a process known as diffusion-induced grain

boundary migration (DIGM), whereas α-Cr phase precipitates have nucleated adjacent to the GB and grew

with lamellar morphology accompanying the migration of the boundary thereby developing the DP colonies.

Eventually, the n-phase also precipitates both within the colony and at the DP reaction-front. Over the final

stages of the DP colonies growth process occurs the nucleation and growth of the σ-phase at the GB reaction-

front and, later, M2N-nitride precipitates also at the reaction-front and within the DP colony. It was verified

that the DP reaction growth is controlled, initially by GB diffusion of Cr and, with the progress of reaction time

by the volume diffusion of the Cr, which resulted in a non-steady state growth process. In addition to the

occurrence of five precipitated phases within the same colony, another striking feature of the DP reaction in

Alloy 33 refers to the consistent evidence that the phase initially precipitated at original GB position (M23C6-

carbide) is different from the precipitated phase with lamellar morphology (α-Cr phase) within the colony.

This observation constitutes the first evidence for the DP phenomenon resulting in multi-phase DP colonies

in multicomponent structural materials.

Keywords: Alloy 33;precipitation processes;discontinuous precipitation reaction;DIGM;analytical

scanning/transmission electron microscopy




Linha de Pesquisa: MATERIAIS NANOESTRUTURADOS / CARACTERIZAÇÃO


Orientador: IVAN GUILLERMO SOLORZANO NARANJO


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria


IVAN GUILLERMO SOLORZANO NARANJO DOCENTE

JEAN DILLE PARTICIPANTE EXTERNO

FINANCIADORES


Estudo termodinâmico e análise térmica do processo de decomposição do MgSO4

Autor: ANA CAROLINA MONTEIRO FERREIRA


Resumo: O sulfato de magnésio é um possível co-produto de rotas de processamento minero-metalúrgico

baseadas em operações de lixiviação com ácido sulfúrfico. Este composto químico, quando gerado,

caracteriza-se como um material ainda sem aproveitamento tecnológico por indústrias com essas

características. Todavia, é sabido que sua decomposição térmica pode gerar um óxido reativo com potencial



emprego com agente neutralizador de pH desde que determinadas condições sejam atendidas,

particularmente uma elevada área superficial. Nesse particular, verifica-se que para atender esses requisitos

a transformação deve ocorrer em temperaturas abaixo daquela onde a decomposição térmica do MgSO4

tipicamente ocorre. Nesse particular, é possível viabilizar essa conversão a partir da adição de um agente

redutor assim como implementação de uma baixa pressão no ambiente reacional. Assim sendo, o presente

trabalho de mestrado tem como objetivo avaliar sob o ponto de vista teórico, termodinâmica, e

experimental, cinético, o efeito da presença de agentes redutores (ex: carbono e enxofre) e vácuo sobre o

comportamento do sistema reacional. A fim de avaliar na prática as consequências dessas modificações

foram caracterizadas amostras de produtos reacionais por meio de TGA/DSC, MEV/EDS, DR-X, FTIR, ICP-OES e

BET.

Palavras-chave: ***

Abstract: ****

Keywords: *****








BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria



FINANCIADORES


Flotação direta de hematita a partir dos rejeitos de minério de ferro itabirítico com o uso de

biossurfactantes derivados da estirpe Rhodoccocus opacus

Autor: ANDREZA RAFAELA MORAIS PEREIRA


Resumo: vvv

Palavras-chave: vvv

Abstract: vvv

Keywords: vvvv]








BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria



FINANCIADORES


FUNDAMENTOS DA SORÇÃO DE NEODÍMIO EM PALYGORSKITA: ASPECTOS TERMODINÂMICOS E

CINÉTICOS

Autor: LUANA CAROLINE DA SILVEIRA NASCIMENTO


Resumo: Nas últimas décadas a demanda por elementos terras raras (ETRs) cresceu consideravelmente



devido a sua importância estratégica. Os ETRs são amplamente utilizados em diferentes setores, tais como,

energia nuclear, metalurgia, medicina, engenharia química, eletrônica e fabricação de computadores. O

Neodímio é um dos ETRs mais valiosos, sendo utilizado em ligas, componentes eletrônicos e filtros ópticos. A

necessidade da alta pureza dessas espécies requer a separação seletiva das mesmas, tarefa dificultada

devido à estrutura química e propriedades físicas similares desses elementos. Dessa maneira, a recuperação

de ETRs é uma questão importante que precisa de atenção apropriada. Entre os métodos disponíveis, a

adsorção tem sido considerada promissora devido à sua simplicidade, alta eficiência e baixo custo. A

remoção de íons metálicos é uma tarefa complexa devido ao elevado custo dos métodos de tratamento, o

que tem contribuído para a intensificação de pesquisa por materiais adsorventes alternativos de baixo custo

e que podem ser reutilizáveis, tendo seu valor agregado ao processo de adsorção. Nos últimos anos, estudos

mais detalhados das propriedades dos argilominerais como a palygorskita vêm despertando interesse

crescente para a sua utilização como materiais sorventes adequados para a adsorção de cátions metálicos.

Neste trabalho foi avaliado o argilomineral palygorskita como potencial sorvente para remoção de Nd (III) de

soluções aquosas através de ensaios em batelada. Para este propósito, a amostra de argilomineral

proveniente de Guadalupe (Piauí) foi beneficiada e estudada quanto suas composições química e

mineralógica para ser utilizada como adsorvente em seu maior grau de pureza. Verificou-se que a amostra é

essencialmente composta por palygorskita, caulinita, quartzo e diásporo. A composição química apresentou

teores de óxidos, sendo os principais, SiO2, Al2O3 e MgO corroborando a presença de palygorskita na

amostra. Os estudos de potencial zeta apontaram que o argilomineral apresentou carga superficial negativa

em toda faixa de pH avaliada, além disso, a elevada área superficial de 118,43 m²/g também pode justificar a

sua aplicação como adsorvedor de cátions. Diferentes tipos de isotermas de adsorção e modelos cinéticos

foram utilizados para descrever o comportamento do Nd (III) na adsorção e os resultados experimentais que

melhor se ajustaram são referentes aos modelos de Freundlich e ao modelo de Temkin, respectivamente, e a

capacidade máxima de captação foi de 13,82 mg.g-1 avaliada em pH 5. A cinética de adsorção para o Nd (III)

foi modelada pela equação de pseudo segunda ordem. A adsorção foi encontrada como processo

endotérmico e espontâneo (ΔG= -26,3 KJ/mol) em relação aos parâmetros termodinâmicos obtidos. Os

resultados gerais sugerem que este adsorvente demonstrou ser um potencial sorvente para enriq

Palavras-chave: ***

Abstract: ***

Keywords: ***








BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

LUIZ CARLOS BERTOLINO PARTICIPANTE EXTERNO



FINANCIADORES


Hidrotratamento de óleo de coco com catalisadores de Ni e Pt suportados em Sílica-Alumina e SBA-15

para a obtenção de óleo diesel.

Autor: NUBIA MARIA MORA ALVAREZ


Resumo: ***********

Palavras-chave: Hidrotratamento;Platina Níquel Sílica-Alumina

Abstract: *************

Keywords: Hydrotreatment;platinum nickel








Orientador: MARIA ISABEL PAIS DA SILVA


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria


FINANCIADORES


Liquefação hidrotérmica da biomassa de bagaço de malte para a produção de bio-óleo e biocarvão

Autor: VITOR CATALDO ANDRADE DE MEDEIROS


Resumo: A necessidade mundial de energia tem aumentado exponencialmente, no entanto, as reservas de

combustíveis fósseis, além de produzirem sérios impactos ambientais, estão se esgotando ao longo dos

anos. Por estas razões, muitos estudos vêm sendo feitos na busca de novas fontes renováveis de energia,

como o reaproveitamento de resíduos de biomassa. O objetivo deste trabalho é estudar o processo de

liquefação hidrotérmica (HTL) do bagaço de malte, gerado ao final do processo cervejeiro, para a produção

de bio-óleo e biocarvão como potenciais combustíveis renováveis. A caracterização inicial da biomassa

apresentou significativa quantidade de celulose e hemicelulose, alto teor de umidade e pequeno tamanho

de partícula, sendo ideal para o processo. A HTL foi conduzida em um reator sob alta pressão em diferentes

faixas de temperatura e tempo de residência. Uma modelagem cinética e termodinâmica foi realizada para a

etapa inicial da liquefação, apresentando 62,08 KJ.mol−1 de energia de ativação e caráter endotérmico. Bio-

óleo apresentou melhor rendimento, 18,2 %, a 300 °C e 30 min, já o biocarvão atingiu 21,0 % de rendimento a

250 °C e 5 min. A pequena diferença de valores, ao longo do tempo, comprovou que a maior produtividade

ocorre sempre em 5 min, sendo este o tempo ótimo de reação. A análise do poder calorífico superior (PCS)

demonstrou que altas temperaturas elevam a energia produzida. Em 5 min e a 300 °C, melhores condições de

operação, a HTL gerou um bio-óleo com PCS de 33,6 MJ.kg−1, sendo 27,8 % inferior a gasolina e um

biocarvão com 26,7 MJ.kg−1, sendo 11,4 % superior ao carvão tradicional. Através das caracterizações finais,

foi possível observar alta degradação da estrutura lignocelulósica da biomassa e identificar os compostos

presentes no bio-óleo, indicando que os produtos da HTL apresentam alto potencial de utilização como

combustíveis renováveis.

Palavras-chave: Biomassa;Bagaço de malte;Liquefação hidrotérmica;Caracterização;Bio-óleo;Biocarvão

Abstract: The global energy needs have increased exponentially; however, fossil fuel reserves, in addition to

producing serious environmental impacts, are running out over the years. For these reasons, many studies

have been done in the search for new renewable energy sources, such as the reuse of biomass wastes. In this

way, the purposes of this study are associated with the hydrothermal liquefaction process (HTL) of the malt

bagasse, generated at the end of the brewing process, for the production of bio-oil and biochar as potential

renewable fuels. The initial biomass characterization presented a significant amount of cellulose and

hemicellulose, high moisture content and small particle size, ideal for the process. The HTL was conducted in

a high pressure reactor in different temperature ranges and residence times. A kinetic and thermodynamic

modeling was performed for the initial stage of liquefaction, presenting 62.08 kJ.mol−1 of activation energy

and endothermic behavior. Bio-oil presented a better yield, 18.2%, at 300 °C and 30 min, while the biochar

reached 21.0% yield at 250 °C and 5 min. The small distintion between values, over time, proved that the

highest productivity always occurs at 5 min, which is the optimal reaction time. The higher heating value

analysis (HHV) showed that high temperatures increase the energy produced. At 5 min and 300 °C, better

operating conditions, HTL generated a bio-oil with HHV of 33.6 MJ.kg−1, with 27.8% less than gasoline and a

biochar with 26.7 MJ.kg−1, being 11.4% higher than traditional coal. Through the final characterization, it

was possible to observe high degradation of the lignocellulosic structure of the biomass and to identify the

compounds present in the bio-oil, indicating that the HTL products present high potential for use as

renewable fuels.

Keywords: Biomass;Malte bagasse;Hydrothermal liquefaction;Characterization;Bio-oil;Biochar










BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

JULIANA LOBO PAES PARTICIPANTE EXTERNO


FINANCIADORES


Microestructure and Magnetic Response of FeAl Spinel Sithesised by Combustion Reacction

Autor: JESANA DE MOURA SILVA


Resumo: A presente dissertação tem como objetivo sintetizar o espinélio de alumínio e ferro (FeAl2O4) pelo

método de síntese reação de combustão e analisar suas características estruturais e morfológicas bem como

suas propriedades magnéticas devido a sua ampla possibilidade de aplicações. Nos processos de sínteses

adotados neste estudo foram utilizados soluções concentradas dos nitratos metálicos hidratados de ferro e

alumínio variando os parâmetros no processo relacionados ao tipo e quantidade de combustível no intuito

de verificar sua influência na microestrutura do produto. Foram feitas sínteses em 7 condições diferentes a

saber: sem combustível, com ureia e com ácido cítrico como combustível e, ainda, variando a quantidade

molar destes em estequiométrica, com excesso e com deficiência. Tais soluções foram aquecidas á 500 °C até

ocorrer ignição, queima e formação de produtos sólidos em forma de pó. O produto final das diferentes

sínteses foram caracterizados em termos de estrutura e composição por meio de difração de raios X (DRX -

Panalytical), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV - JEOL 7100F) e Microscopia Eletrônica Transmissão

(MET), visando identificação das fases do produto sólido e caracterização morfológica detalhada por

Microscopia Eletrônica de Transmissão convencional e varredura (MET/STEM - JEOL 2100F). O estudo das

propriedades magnéticas foram realizadas através de medidas de magnetização em função do campo

magnético (MxH), a temperatura ambiente e corroborado por espectroscopia Mössbauer. As análises

microestruturais indicaram que a amostra sintetizada sem presença de combustível corresponde a óxidos de

ferro e de alumínio, porém majoritariamente amorfo, com picos de difração de raios X de baixa intensidade,

que sugerem, após a indexação do padrão de difração de elétrons no MET, a formação de partículas

manométricas de óxido de ferro Fe2O3 em fração volumétrica muito baixa. As análises magnéticas desta

condição mostraram apenas um comportamento paramagnético desta amostra. As amostras produzidas

com ureia apresentam no difratograma de raio-X picos bem definidos permitindo a indexação dos planos

cristalográficos das fases. A amostra com quantidade ideal de ureia indicou tratar-se de um produto

monofásico identificado como o espinélio FeAl2O4, corroborado também com o padrão de difração de

elétrons no MET. As micrografias de MEV, tanto de elétrons secundários quanto por elétrons retroespalhados,

mostraram partículas policristalinas homogêneas aglomeradas com tamanho médio de grão na ordem de

153 nm. O mapeamento elementar por Espectroscopia de Dispersão de Energia de raio -X, EDS, confirmou os

elementos Al, Fe e O de um espinélio monofásico. Já as amostras com excesso e deficiência de ureia as

análises de microestrutura mostraram que, além da formação do espinélio desejado, ocorreu a formação de

outra fase identificada por difração de raios X como AlFe2O4, também manifestando comportamento

ferromagnético. As amostras sintetizadas com ácido cítrico, tanto para quantidade ideal quanto para as

sintetizadas com excesso e deficiência de ácido, apresentaram um sistema bifásico constituído por uma fase

de espinélio FeAl2O4 e outra fase de óxido de ferro Fe2O3, ambas identificadas por difração de raios X e de

elétrons. Imagens de MEV e MET mostraram que os produtos resultantes da síntese apresentaram tamanho

de grão variando de 52 nm a 156 nm. Mapeamento elementar por EDS confirmou os elementos Al, Fe e O e

medidas magnéticas mostraram comportamento também ferromagnético neste caso. Neste trabalho é

mostrado que foi possível a síntese do FeAl2O4 por reação de combustão a mesma que alcançou melhores

resultados utilizando ureia como combustível, em quantidade ideal, uma vez que para quantidades fora da

estequiometria ideal, sem combustível ou com ácido cítrico houve a formação de fases secundarias. O

método proposto se mostrou eficiente, além de ser mais rápido e de menor custo se comparado a outros

métodos, com possibilidades de aplicação e utilização em pequena ou larga escala

Palavras-chave: ***

Abstract: ***



Keywords: ***

Volume: - Páginas: 0 Idioma: INGLES





Orientador: IVAN GUILLERMO SOLORZANO NARANJO


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria


IVAN GUILLERMO SOLORZANO NARANJO DOCENTE


FINANCIADORES


MODELAGEM CINÉTICA APLICADA Á CLORAÇÃO DOS ÓXIDOS CUO E TA2O5 COM TETRACLOROETILENO

Autor: EDUARDO TEIXEIRA DE VASCONCELLOS


Resumo: A ustulação cloretante é um processo amplamente utilizado no âmbito da metalurgia extrativa,

principalmente no que se diz respeito à obtenção de metais, na forma de cloretos voláteis, de minerais e

resíduos oxidados. Estudos demonstram que a partir de um agente cloretante gasoso e a incorporação no

sistema de um agente redutor (ex. coque), tanto a cinética quanto a termodinâmica das reações são

estimuladas. Neste contexto, compostos organoclorados, como CCl4 e C2Cl4, despontam como candidatos

promissores à substituição do Cl2 pois podem ser facilmente volatilizados e são compostos com agente

cloretante e redutor na mesma molécula. Para dar suporte ao dimensionamento de reatores e para uma

total compreensão dos mecanismos envolvidos, avaliações cinéticas profundas e confiáveis são necessárias,

porém escassas na literatura em relação aos referidos agentes. Visando preencher essa lacuna, o presente

estudo objetiva à modelagem de dados cinéticos associados à cloração do óxido de cobre (CuO - 650°C a

900°C) pentóxido de tântalo (Ta2O5 - 800°C a 950°C), em atmosfera de C2Cl4 diluído em N2, mediante o

emprego de equações já consolidadas no âmbito da modelagem de reações gás-sólido (núcleo não reagido,

auto-catalítico, Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov e Jander), tendo em vista a determinação da ordem e

energia de ativação globais. Mediante análise cuidadosa dos resultados, pretende-se desenvolver uma

discussão comparativa do desempenho de cada um dos modelos levando-se em consideração não somente

a qualidade dos ajustes alcançados, mas também aspectos inerentes à realidade física do sistema reacional

de interesse.

Palavras-chave: ***

Abstract: *****

Keywords: ***








BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria




FINANCIADORES




Modelagem usando inteligência artificial para estudo do processo de pré-tratamento de biomassa

lignocelulósica

Autor: JULIANA LIMA GUERHARD FIDALGO


Resumo: Os polissacarídeos constituintes da biomassa lignocelulósica podem ser beneficiados através de

processos industriais. Entretanto, para manipulá-los é necessário que a biomassa seja submetida ao

processo de pré-tratamento. Esta é uma das etapas mais caras e relevantes para a disposição e aplicação das

frações lignocelulósicas. O presente estudo consiste em uma investigação detalhada do processo de pré-

tratamento da biomassa lignocelulósica com H2O2, a qual foi realizada através de tecnologias inteligentes

que viabilizaram a otimização deste processo. Ferramentas de inteligência artificial revelam-se vantajosas na

solução dos gargalos associados aos avanços tecnológicos. Possibilitam a modelagem matemática de um

processo com máxima eficiência, otimizando sua produtividade, transformando dados experimentais em

informações úteis e demonstrando as infinitas possibilidades das relações das variáveis envolvidas. As

variáveis independentes estudadas foram a temperatura (25 – 45°C) e a concentração de peróxido de

hidrogênio (1.5 – 7.5 %m/v). Técnicas analíticas qualitativas (Raman e FTIR) e quantitativa (Método de

Klason) foram aplicadas para produzir um banco de dados referente a extração da lignina com H2O2, o qual

foi utilizado no desenvolvimento de modelos neurais aplicando Redes Neurais Artificiais (ANN, do inglês

Artificial Neural Networks) e Sistema de Inferência Adaptativa Neuro-Difusa (ANFIS, do inglês Adaptive neuro

fuzzy inference system). E modelos polinomiais, os quais tiveram seus parâmetros estimados por Algoritmos

Genéticos (GA, do inglês Genetic Algorithms). Os modelos desenvolvidos conseguiram predizer: o Teor de

Lignina Extraída (%) por Espectroscopia Raman, o Teor de Lignina Oxidada (%) por FTIR, o Teor de Lignina

Residual (%) pelo Método de Klason, e por último, dois modelos para a comparação da resposta analítica

qualitativa com a resposta analítica quantitativa. Os modelos polinomiais, que tiveram seus parâmetros

estimados por GA foram avaliados estatisticamente através da ANOVA e pelo coeficiente de correlação (R²). E

os modelos neurais desenvolvidos foram avaliados pelo coeficiente de correlação (R²), número de

parâmetros e índices de erro (SSE, MSE e RMSE). Para cada modelo polinomial e neural proposto, quando

coerente, superfícies de resposta e curvas de contorno foram plotadas permitindo a identificação da região

operacional mais indicada para a realização do pré-tratamento com H2O2. Dentre as estratégias inteligentes

propostas, os modelos desenvolvidos com ANN mostraram-se mais eficientes para as predições relacionadas

à extração da lignina.

Palavras-chave: Extração de Lignina;Peróxido de Hidrogênio;Redes Neurais Artificiais;Algoritmo

Genético;ANFIS.

Abstract: Industrial processes benefit the polysaccharides constituting the lignocellulosic biomass. However

to manipulate them it is necessary that the biomass is submitted to the pre-treatment process. This is one of

the most expensive and relevant steps for the arrangement and application of lignocellulosic fractions. The

present study consists of a detailed investigation of the pretreatment process of lignocellulosic biomass with

H2O2, applying intelligent technologies that enabled the optimization of this process. Artificial intelligence

tools prove to be advantageous in solving the bottlenecks associated with technological advances. They

enable the mathematical modeling of a process with maximum efficiency, optimizing its productivity,

transforming experimental data into useful information and demonstrating the infinite possibilities of the

relationships of the variables involved. The independent variables studied were the temperature (25-45 ° C)

and the concentration of hydrogen peroxide (1.5 - 7.5% m / v). Qualitative analytical techniques (Raman and

FTIR) and quantitative (Klason method) were applied to produce a database for the extraction of lignin with

H2O2, which was used in the development of neural models applying Artificial Neural Networks (ANN) and

Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS). And polynomial models, which had their parameters

estimated by Genetic Algorithms (GA). The models developed were able to predict: the Extracted Lignin

Content (%) by Raman Spectroscopy, the Oxidized Lignin Content (%) by FTIR, the Residual Lignin Content

(%) by the Klason Method, and lastly, two models for the comparison of the qualitative analytical response

with the quantitative analytical response. The polynomial models, which had their parameters estimated by

GA, were statistically evaluated using ANOVA and correlation coefficient (R²) evaluated the polynomial

models developed by GA statistically. And the neural models developed were evaluated by the coefficient of

correlation (R²), number of parameters and error indexes (SSE, MSE and RMSE). For each proposed

polynomial and neural model, when coherent, response surfaces and contour curves were plotted allowing

the identification of the most suitable operational region for the pretreatment with H2O2. Among the

proposed intelligent strategies, the models developed with ANN proved to be more efficient for the

predictions related to lignin extraction.

Keywords: Lignin Extraction;Hidrogen Peroxide;Artificial Neural Networks;Genetic Algorithm;ANFIS.










BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria


BRENNO SANTOS LEITE PARTICIPANTE EXTERNO


CECILIA VILANI PARTICIPANTE EXTERNO

FINANCIADORES


Modelamento do consumo de cal no processo de dessulfuração de gases de combustão de uma

coqueria do tipo heat recovery usando redes neurais artificiais

Autor: FREDERICO MADUREIRA MATOS ALMEIDA


Resumo: A produção de coque metalúrgico em plantas do tipo heat recovery (recuperação do calor)

convertem todo o calor gerado da combustão de gases destilados durante a coqueificação em vapor e

eletricidade, portanto eliminando a necessidade de processamento de subprodutos químicos e rejeitos

perigosos. Os gases, após a etapa de inertização no interior dos fornos, são direcionados à planta de

dessulfuração denominada FGD (flue gas dessulfurization) que utiliza lama de cal para abatimento de

compostos SOx (SO2 e SO3) e filtros de mangas para remoção do resíduo gerado, cinzas de cal, composto

majoritariamente por sulfato e sulfito de cálcio, precedente ao descarte para a atmosfera. Em virtude do alto

custo da cal torna-se importante modelar o processo e avaliar quais são as principais variáveis que

impactam no resultado, logo permitindo atuação correta no processo e tornando-o mais competitivo e

ambientalmente sustentável. A proposta deste trabalho é elaborar um modelo matemático através do

desenvolvimento de redes neurais artificiais para determinar as principais variáveis que impactam o

consumo de cal no processo de dessulfuração. A literatura existente revela que os principais parâmetros que

impactam a eficiência de remoção de enxofre, logo redução de consumo de cal, são temperatura de

aproximação e relação Ca/S no processo. Este estudo indicou que o consumo está relacionado,

principalmente, aos parâmetros de temperatura dos gases na entrada e saída da unidade de tratamento de

acordo com a análise de sensibilidade de rede neural feedfoward backpropagation com arquitetura MLP 14-

19-2 e função de transferência tangente hiperbólica na camada intermediária e logística na camada de saída

Palavras-chave: **

Abstract: ***

Keywords: ***








BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria




FINANCIADORES




Nanohíbridos sensíveis à luz visível à base de nanofolhas de ferrititanato esfoliadas e um complexo de

transferência de carga: Efeito de diferentes razões molares [Ti]anatásio / [Ti]ferrititanato e distintas

rotas de síntese

Autor: LUCAS ARAUJO LIMA ALMEIDA


Resumo: Os semicondutores à base de TiO2 atualmente em desenvolvimento na área de fotodegradação de

poluentes apresentam limitações para viabilização comercial. Os desafios encontrados são, i) tornar mais

eficiente a absorção de luz na faixa visível para fotogeração dos pares elétrons livres e buracos, ii) elevação

da área superficial e iii) redução da taxa de recombinação elétrons livres-buracos. Este estudo focou em

síntese e caracterização de um novo nanohíbrido, sensível a luz visível à base de nanofolhas de ferrotitanato

esfoliadas e de nanopartículas de TiO2 (anatásio) conjugadas com acetilacetona (ACAC), controlando as

razões de mols de titânio nos dois componentes, além de abordar diferentes rotas de síntese do nanohíbrido

e estudando os componentes separadamente. Os nanohíbridos foram sintetizados pelas rotas de mistura

física e de química branda sendo nomeados como MF e HM-1 respectivamente, considerando as razões de

mols de [Ti]anátasio/[Ti]ferrotitanato de 10, 5 e 2. Pode-se verificar que todos os nanohíbridos apresentaram

elevada área superficial (superior a 100 m2/g) e restauração parcial da estrutura pilarizada. Os nanohíbridos

com maiores razões de mols de [Ti]anátasio/[Ti]ferrotitanato apresentaram maior eficiência de foto-

oxidação dos gases poluentes NOx, bem como a MF apresentou maior eficiência que a HM-1. O nanohíbrido

com melhor desempenho, a MF de razão 10, obteve uma conversão após 5 min de ~80% e apresentou

redução gradativa de conversão até 25% após 2h. Contudo, o componente isolado TiO2-ACAC calcinado a

300°C promoveu a sensibilização do anatásio em todo o espectro visível, tendo área superficial de 137 m2/g e

uma conversão do NOx superior a 95%, com desativação fotocatalítica parcial posterior a 1h. Os resultados

do anatásio podem ser compreendidos pela combinação da estrutura nanométrica, da elevada área

superficial e, principalmente, pela presença de ligações de titânia com acetilacetona superficiais em

monocamadas maximizando e estabilizando a fotogeração de pares elétrons/buracos. Enquanto o

desempenho inferior dos

Palavras-chave: **

Abstract: ***

Keywords: ***








BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria


EDISSON MORGADO JUNIOR PARTICIPANTE EXTERNO


FINANCIADORES


Obtenção de bio-óleo a partir do óleo de coco com catalisadores de Molibdênio e Níquel

Autor: CAROLINA YAMAMOTO KUROIWA JAPIASSU


Resumo: A preocupação ambiental é um tema que vem ganhando seu espaço em pesquisas de diversas

áreas, é necessário que a dependência da utilização de combustíveis fósseis não aumente, para que os

impactos gerados por eles no meio ambiente como a poluição e o efeito estufa sejam então controlados,

sendo esse uns dos grandes motivos para a realização deste trabalho. Além disso, o uso de fontes

alternativas como matéria-prima para a geração de energia possui grande importância nessa substituição. O

presente trabalho visa avaliar o potencial do óleo de coco para a produção de um bio-óleo a partir da

catálise heterogênea utilizando catalisadores de Ni e Mo suportados em sílica mesoporosa (SBA-15). Os

catalisadores e o suporte foram produzidos e sintetizados em laboratório e passaram pelas análises de BET,



DRX, TGA e EDX com o objetivo de serem devidamente caracterizados com relação a sua estrutura e

composição. Também foram calcinados para eliminação de precursores usados na síntese e impregnação

dos sais metálicos no suporte. Para a reação, que foi realizada num reator batelada de bancada, foram

utilizadas as condições de temperatura de 370 ºC e pressão de H2 na faixa de 10-20 atm. Após o bio-óleo ser

produzido, o mesmo foi filtrado e destilado, para verificar se estava na faixa do óleo diesel convencional de

petróleo. Por fim, o óleo na faixa de destilação do diesel passou por outras análises de caracterização, sendo

elas, a determinação do ponto de fulgor e massa específica, para então

Palavras-chave: ***

Abstract: ****

Keywords: ****






Orientador: MARIA ISABEL PAIS DA SILVA


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria


LAURINDA FATIMA DA FONSECA PEREIRA GUIMARAES BRAGANCA PARTICIPANTE EXTERNO

MARIA ISABEL PAIS DA SILVA DOCENTE

FINANCIADORES


Otimização de processo para produção do coagulante sulfato férrico pela oxidação de sulfato ferroso

com peróxido de hidrogênio

Autor: VERONICA BARBOSA MAZZA


Resumo: As exigências de uma economia globalizada pressionam as empresas a adequarem os seus

sistemas de produção a um modelo de desenvolvimento sustentável. Portanto, para a manutenção da sua

competitividade e a lucratividade, é necessário que estas empresas invistam continuamente no

desenvolvimento de métodos de produção mais eficientes e que representem menores riscos ao meio

ambiente. É conhecida a eficiência e a notável característica de oxidante limpo do peróxido de hidrogênio na

aplicação de processos químicos industriais, em particular de oxidação para a conversão de ferro (II) em

ferro (III). Porém o método conhecido de produção industrial do coagulante férrico que utiliza como agente

oxidante o peróxido de hidrogênio, patenteado mas em domínio público, apresenta um processo altamente

dispendioso devido ao elevado consumo do peróxido, inviabilizando a produção do coagulante utilizando

este reagente, frente aos demais métodos de produção. No presente trabalho foram estudadas as condições

operacionais para a otimização da produção do coagulante sulfato férrico dentro dos padrões exigidos

comercialmente, utilizando o peróxido de hidrogênio como agente oxidante numa condição de

concentração estequiométrica de H2SO4. Estudou-se o efeito das variáveis: Excesso estequiométrico de

H2O2 aplicado; Percentual de água na mistura; Faixa de temperatura reacional. O estudo foi executado

segundo um planejamento estatístico multifatorial, o qual permitiu otimizar o processo na variável resposta,

Conversão de Fe (II) em Fe (III). Gráficos de superfície de resposta indicaram as condições ótimas de reação,

em termos de consumo mínimo de peróxido de hidrogênio. Estas foram: 50% de excesso de peróxido de

hidrogênio, 100% de excesso de água e temperatura do meio operacional estabilizada em 17,5 oC.

Palavras-chave: Coagulante férrico;Sulfato férrico;Sulfato ferroso;Peróxido de

hidrogênio;Processo;Otimização

Abstract: It is known that the coagulant ferric sulfate can be obtained by the oxidation reaction of ferrous

sulfate with hydrogen peroxide in acidic medium. However, the known method of obtaining this coagulant

on an industrial scale using hydrogen peroxide as an oxidizing agent do not provide economically attractive

conditions compared to other processes. This potent oxidizing agent undergoes strong influence of the

temperature and the presence of iron ions in its process of self-decomposition in water and oxygen. It can be

considered that the conditions of the reaction medium in the step of adding the oxidizing agent are the



determining factors for the production of the ferric coagulant with the greatest use of the added hydrogen

peroxide. The present work had the objective of investigating the necessary conditions for the production of

the ferric coagulant using the hydrogen peroxide as an economically competitive process. The research was

based on the techniques of factorial design and process optimization. The mathematical modeling of the

process allowed the definition of the magnitude of the parameters to be used, optimizing the process and

specifying the desired characteristics of the final product. The independent variables studied in the

mathematical modeling were: temperature (7,5 – 27,5 °C), amount of hydrogen peroxide (100-300%) relative

to its stoichiometric amount, and dilution of the medium using water (100-300%) relative to its

stoichiometric amount. The stoichiometric quantities of the reactants were determined in order to reach the

specifications of a commercial ferric coagulant. The model developed was on Conversion of Fe2+ to Fe3+ (%)

and evaluated through Analysis of Variance (ANOVA). The optimum conditions chosen for the optimum were:

temperature equal to 17,5 oC, 150 % of the stoichiometric amount of hydrogen peroxide and 200% of the

stoichiometric amount of water. The optimization of the response surfaces indicated a conversion of 96.17%

Fe2+ to Fe3+, resulting in a coagulant within the characteristics specified by the technical standard. The

obtained mathematical model predicted a conversion of 96.13% Fe2+ to Fe3+, resulting in a percentage error

of 0,043% between the predicted results by the mathematical model and the experimental results. The

analysis of the response surfaces and the amount of residual hydrogen peroxide in solution indicated that

the control of the process at low temperatures contributes to the better utilization of the hydrogen peroxide

in the conversion of Fe2+ into Fe3+, due to the deceleration of the self-induced decomposition by the factor

temperature. The analysis of the reduction potential along the conversion profile function showed that

conversions above 90% of Fe2+ into Fe3+ presented a corresponding redox potential (Eh) above 0,70 Volts,

indicating the possibility of using this parameter for the control of conversion into industrial processes.

Keywords: Ferric coagulant;Ferric sulfate;Ferrous sulfate;Hydrogen peroxide;Process;Optimization








BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

ANA ROSA FONSECA DE AGUIAR MARTINS PARTICIPANTE EXTERNO


LIDIA YOKOYAMA PARTICIPANTE EXTERNO


FINANCIADORES


Previsão da Vida em Fadiga de Eixos Virabrequim e Componentes Mecânicos Estruturais sob

Carregamento Multiaxial

Autor: TIAGO LIMA DALBUQUERQUE E CASTRO


Resumo: Critérios de fadiga multiaxial para vida infinita tinham por objetivo apenas avaliar a ocorrência de

fratura em um componente mecânico quando submetido a carregamentos multiaxiais totalmente

reversíveis. Carpinteri & Spagnoli propuseram uma modificação em seu próprio modelo, substituindo por

outros parâmetros os limites de resistência à fadiga em flexão ��−1 e torção ��−1 para ensaios

totalmente reversíveis, introduzindo na equação uma variável �� que permitiu realizar uma previsão

de vida em fadiga finita. O objetivo do presente estudo é verificar experimentalmente a consistência dessa

modificação. A metodologia consistiu em obter experimentalmente curvas de Wöhler para tração e torção

referentes ao aço DIN 42CrMo4 a fim de obter os parâmetros �� e �� ∗, que são os coeficientes angulares

das mesmas em escala log-log, produzindo meios para a aplicação do critério. Como o equacionamento do

modelo não apresenta solução analítica, foi desenvolvido uma solução numérica para obter junto ao critério

uma previsão teórica de vida em fadiga. Adicionalmente, o estudo busca discutir acerca de uma possível

relação direta entre amplitude de tensão normal ��, amplitude de tensão cisalhante �� e

número de ciclos para falha ��. O modelo em si apresentou consistência parcial com os experimentos,



tendo sido assertivo nos ensaios de torção pura, mas discrepante em ensaios de tração pura. Para

carregamentos combinados, houve razoável precisão em dois casos e grande dispersão em outra, mas a

avaliação final depende de mais pontos experimentais.

Palavras-chave: Previsão de vida em fadiga finita;fadiga multiaxial;superfície de vida em

fadiga;generalização da curva de Wöhler;eixo virabrequim.

Abstract: Infinite-life multiaxial fatigue criteria had only the ability to evaluate whether or not fatigue failure

is to occur to a mechanical componente once subjected to multiaxial fatigue loadings. Carpinteri & Spagnoli

proposed a modification to their own model, substituting both fully reversed bending and torsion fatigue

endurance limits, ��1 and ��−1 respectively, introducing into the equation a new variable ��,

allowing the model to predict the fatigue-life of the mechanical component. The main goal of the presente

study is to assess the accuracy of the modified model via experiments. The research methodology consisted

in determining �� and �� ∗, which are the slopes of the S-N curves for fully reversed bending and torsion

experiments on regards to DIN 42CrMo4 steel when plotted into a log-log scale, providing means to apply the

model. Since there is no analytic solution to the model, the criterion’s equation has to be solved numerically.

Furthermore, the present study discusses the possibility of a direct relation between amplitude of normal

stress ��, amplitude of shear stress �� and number of cycles to failure ��. The modified

Carpinteri & Spagnoli’s criterion proved itself to be partially consistent, presenting both accurate predictions

of torsional fatigue-life and discrepant results for axial loadings. For combined loadings, the model provided

two consistent results while another experimental point was proved far off. The final assessment on regards

to the model’s accuracy depends on more experimental points.

Keywords: Finite fatigue-life prediction;multiaxial fatigue;fatigue-life surface;generalization of the S-N

Curve;crankshaft.






Orientador: MARCOS VENICIUS SOARES PEREIRA


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

FATHI AREF IBRAHIM DARWISH PARTICIPANTE EXTERNO

GILVANIA TERTO ALVES PARTICIPANTE EXTERNO

HERMAN JACOBUS CORNELIS VOORWALD PARTICIPANTE EXTERNO

MARCOS VENICIUS SOARES PEREIRA DOCENTE


FINANCIADORES


Remoção do Clonazepam em águas para consumo humano por Processos Oxidativos Avançados (POAs)

Autor: KLAUS PIAIA KIFFER


Resumo: O presente trabalho tem por objetivo analisar a degradação do fármaco Clonazepam (CZP), um dos

remédios controlados mais vendidos no Brasil e um possível contaminante emergente das águas residuais e

de superfície. Foi realizada a degradação do composto a partir da fotólise UVC do peróxido de hidrogênio,

das reações de Fenton fotoassistida (Foto-Fenton) por lâmpadas UVA, UVC, e por radiação solar, assim como

pelo o método Ferro Zero Valente ou Zero Valent Iron (ZVI), para efeito de comparação. Todas as análises

foram conduzidas por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) com detector UV. Os resultados

alcançaram conversões acima de 85% em boa parte dos experimentos e encerrou a cinética, em sua maioria,

com ordem próxima a 2 e k = 0,9489 mg. L-1. min-1 no Foto-Fenton UVC e k = 0,0206 mg.L-1.min-1 no ZVI .

Além disso, foi feita a análise de toxicidade utilizando sementes de alface para o ZVI, a fotólise UVC e para o

Foto-Fenton com lâmpada UVC, com valores de inibição de crescimento de até 44%.

Palavras-chave: ****

Abstract: ****

Keywords: ****










BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

LIDIA YOKOYAMA PARTICIPANTE EXTERNO


FINANCIADORES


Síntese de isobuteno a partir do etanol empregando uma mistura física de In2O3 e ZrO2

Autor: BRUNA JULIANA DA SILVA BRONSATO


Resumo: Nos últimos anos, a crescente preocupação com o meio ambiente e a necessidade de diminuir a

dependência de matérias-primas fósseis têm impulsionado o desenvolvimento de processos alternativos e

sustentáveis para a obtenção de compostos importantes na indústria química. O isobuteno é um

hidrocarboneto fundamental nesse setor, comumente utilizado como intermediário para a síntese de

diversos produtos, como polímeros e aditivos de combustíveis. A principal forma de produção desse

hidrocarboneto é a partir do craqueamento da nafta, pelo qual é produzido como um coproduto por uma via

dependente de fontes fósseis. Para atender à demanda de isobuteno e corresponder à necessidade de uma

produção sustentável, novos estudos têm sugerido a síntese dessa olefina a partir da conversão catalítica de

compostos como o etanol, uma matéria-prima renovável que pode ser obtida a partir do processamento de

diferentes biomassas. Experimentos recentes mostraram que uma mistura física In2O3+ZrO2 apresenta o

mesmo desempenho de catalisadores In2O3/ZrO2, sendo ambos promissores para esse tipo de reação

química. Assim, o objetivo deste estudo consiste em investigar esta mistura física como catalisador na

síntese do isobuteno a partir do etanol. Neste trabalho, os catalisadores In2O3, ZrO2 e uma mistura física

In2O3+ZrO2 foram caracterizados pelas técnicas de DRX, XPS, EPR, TPD (CO, CO2, isopropanol, etanol e

acetona), Fisissorção de N2 (Método BET e BJH), TPR-H2, Raman e Infravermelho com adsorção de piridina e

de etanol. Os resultados revelaram que o isobuteno pode ser obtido a partir do etanol utilizando uma

mistura física de In2O3 e ZrO2, com rendimento de 36%. O comportamento catalítico dessa mistura física é

resultante da interação In2O3 e ZrO2 que promove as propriedades redox e básicas do sistema.

Palavras-chave: isobuteno;etanol;Misturas físicas;In2O3/ZrO2

Abstract: *****************

Keywords: ****




Linha de Pesquisa: MATERIAIS NANOESTRUTURADOS / SÍNTESE


Orientador: ROBERTO RIBEIRO DE AVILLEZ


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

LUCIA GORENSTIN APPEL PARTICIPANTE EXTERNO


SONIA LETICHEVSKY PARTICIPANTE EXTERNO

FINANCIADORES


Síntese e caracterização de nanofibras de celulose oxidada com TEMPO e estudo de sua aplicação como

adsorvente para metais



Autor: LUCAS TONETTE TEIXEIRA


Resumo: É de amplo conhecimento que atualmente as fontes hídricas estão em constante poluição, como

despejos de produtos químicos (incluindo metais pesados), biológicos e entre outros. Visto que a celulose

pode ser encontrada em diversas fontes, como fungos, algas e árvores (eucalipto) e é caracterizada como um

homopolímero de alto peso molecular que possui grupo hidroxilas, que se projetam lateralmente (capazes

de realizar ligações de hidrogênio), formando estruturas bastante ordenadas (semelhante a uma estrutura

cristalina) e nas regiões menos ordenadas, permite que esses grupos hidroxilas realizem ligações de

hidrogênio com outras moléculas polares, sendo capazes de absorver grande quantidade de água. Quando

se reduz o tamanho das fibras para uma escala nanométrica (largura e seção transversal), se caracteriza a

nanocelulose que, por sua vez, tem uma área superficial maior quando comparada a celulose em seu

tamanho de origem. No presente trabalho serão produzidas nanofibras de celulose (CNF) a partir da

oxidação em meio básico (pH em torno de 10) na presença do catalisador TEMPO. A reação ocorre à medida

que o pH tende a diminuir, logo, quando o pH se manter constante em 10 a reação finalizou. A celulose

obtida por tal rota química possui alta cristalinidade, espessura tipicamente inferior a 50nm, potencial zeta

entre -30 e -10mV. Dada tais características, diferentes soluções aquosas contendo magnésio, cobalto e

mercúrio foram colocadas em contato com a CNF, durante um tempo de 3h, observando a concentração

inicial e final e comparando-as entre si as propriedades de cada CNF, além disso, uma pequena curva de

adsorção do cobalto foi plotada analisando a adsorção ao longo de um período de 12h. Visto tais resultados,

conclui-se que a CNF pode ser utilizada para adsorção dos metais postos em contato, assim como sofreu

alteração em características estruturais da mesma.

Palavras-chave: **

Abstract: ***

Keywords: ***








BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria

JOSE BRANT DE CAMPOS PARTICIPANTE EXTERNO



FINANCIADORES


Study of the influence of the support in the CO2 methanation reaction using Ni based catalysts

Autor: OLIVER EUGENIO EVERETT ESPINO


Resumo: Os catalisadores de Ni/ZrO2, Ni/CaZrO2, Ni/SiO2 e Ni/Mg(Al)O foram empregados na reação de

metanação do CO2. Os catalisadores foram caracterizados por XPS (redução in situ e passivados), XRD

(redução in situ e passivados) e os dados foram tratados pelo método de refinamento de Rietveld, EPR, TPR,

TPSR de CO2 + H2 e CO + H2, reação modelo de desidrogenação do ciclohexano, TPD de CO2, análise química

(FRX) e área superficial (BET). Com o objetivo de investigar o papel do suporte durante a metanação do CO2,

os catalisadores foram preparados de modo a se obter a mesma área metálica de níquel. Os

comportamentos catalíticos desses catalisadores na metanação do CO2 foram avaliados através de testes

catalíticos convencionais e da taxa da reação. O catalisador Ni/ZrO2 apresentou maior atividade e

seletividade para a metanação de CO2 quando comparado com os catalisadores de Ni/Mg(Al) O e Ni/SiO2.

Sugere-se que as vacâncias de oxigênio sejam responsáveis pelo melhor desempenho do catalisador

Ni/ZrO2. Ca foi adicionado ao catalisador Ni/ZrO2 com o objetivo de aumentar as vacâncias oxigênio. A área

da superfície metálica do catalisador contendo Ca não se alterou, enquanto a taxa de consumo de CO2 quase

triplicou. As análises de DRX, XPS e EPR mostraram que principalmente Ca+2, mas também ions de Ni2+



VoltarSetor Bancário Norte, Quadra 2, Bloco L, Lote 06, CEP 70040-020 - Brasília, DF

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estão na superfície da rede de ZrO2 no catalisador Ni/CaZrO2. Esses cátions formam vacâncias de oxigênio e

pares de sítios de coordenação insaturados (cus), os quais são pares de sítios básicos e ácidos fortes. Em

resumo, os dados obtidos indicaram que aumentando a concentração destes pares de sítios pela adição de

Ca no Ni/ZrO2, não só aumenta a quantidade de CO2 adsorvido, mas também aumenta o número de sitios

ativos da etapa limitante da reação.

Palavras-chave: ***

Abstract: ****

Keywords: ***

Volume: - Páginas: 0 Idioma: INGLES





Orientador: ROBERTO RIBEIRO DE AVILLEZ


BANCA EXAMINADORA

Nome Categoria


LUCIA GORENSTIN APPEL PARTICIPANTE EXTERNO



FINANCIADORES


Total de Trabalhos de Conclusão: 37

33 - deqm.puc-rio.br= 0.05; 0.1, 0.15, 0.2), to try to reduce the coefficient of thermal expansion...

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