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Simulaçãode processose materiaislinhas de investigação

O Instituto de Tecnología Cerámica (ITC) é um instituto semi-pri-vado, constituído em virtude do convênio entre a Asociación de Investigación de las Industrias Cerámicas (AICE) e a Universitat Jaume I de Castellón, que nasceu como resposta às necessida-des das empresas do cluster cerâmico espanhol. Com mais de 40 anos de existência, articulou um sistema de cooperação univer-sidade-empresa que deu seus frutos ao se demonstrar o elevado desenvolvimento da indústria espanhola de fabricação de tijoleiras cerâmicas.

O objetivo do ITC é constituir um apoio sólido para as empresas cerâmicas espanholas na defesa e na melhoria de sua posição estratégica no atual cenário global, usando como principais vias as ações de investigação e desenvolvimento capazes de criar ino-vação, embora também todas aquelas atividades que sirvam para potenciar a competitividade e crescimento do setor, tendo sem-pre em conta critérios de sustentabilidade e compromisso com o bem-estar da sociedade.

A missão do ITC se orienta a liderar os processos de inovação tecnológica e de desenho do setor cerâmico espanhol, se anteci-pando às necessidades de mercado e dos consumidores relativa-mente aos usos e utilidades da cerâmica, através da gestão pro-fissionalizada de uma equipe humana qualificada e comprometida com a excelência do setor.

A partir da competência atingida através da sua longa atividade investigadora o ITC possui, hoje em dia, a capacidade de estender seu âmbito de atuação a outros tipos de processos e de materiais. Destacam suas atuações no âmbito da eficiência energética e a minimização do impacto ambiental da atividade industrial, bem como na funcionalização de superfícies e na obtenção de novas prestações técnicas e estéticas de produtos relacionados com o hiper setor do habitat e outras indústrias como ferramentas de alta tecnologia, cerâmicas avançadas, automação, setores petro-químicos, etc.

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Simulaçãode processose materiais

A simulação é uma ferramenta que permite abordar o estudo de sistemas complexos, minimi-zando a realização de experiências de laboratório ou provas industriais que são custosas em termos econômicos e de tempo.

Com a simulação se podem otimizar processos, produtos e materiais já que é possível prever o comportamento dos mesmos em condições reais de utilização. Esta metodologia também é aplicável ao desenho de novos processos e produtos.

A área de mecânica de meios contínuos e a modelação trabalham em diferentes campos a simu-lação, cobrindo processos (secagem, cozedura, etc.), análise de produto (resistência de peças submetidas a solicitações em serviço, transferência de calor em sistemas cerâmicos, etc.) e materiais (simulação da deterioração micro-estrutural de sistemas vitrocerâmicos).

Os objetivos básicos da simulação são:

› Facilitar a compreensão dos fenômenos ou processos comple-xos, permitindo o acesso a variáveis que dificilmente podem ser medidas de uma forma experimental (distribuição da umidade numa peça dentro da secagem, tensões em uma peça durante a cozedura, tensões em uma peça submetida a um impacto, transferências de calor em sistemas complexos, etc.).

› Prever o comportamento e a evolução do sistema em estudo quando se modifica alguma variável do processo. Costuma se aplicar naqueles casos nos quais/em que obter a relação entre variáveis implica a resolução numérica das equações do modelo.

A simulação é especialmente útil nos casos em que:

› É economicamente inviável realizar experiências em condições industriais.

› É muito difícil medir experimentalmente magnitudes. › Pretende-se desenvolver um novo produto ou processo indus-

trial. › Se pretender utilizar dados de laboratório para prever o compor-

tamento de um produto ou processo em condições industriais. ›

A simulação é uma poderosa ferramenta que permite, de maneira simples e econômica:

› Otimizar processos existentes. › Desenhar novos processos mais eficazes e melhor adaptados

às necessidades. › Melhorar as prestações dos materiais.

MAIS DE 1000 PROJETOS DE I+D DESENVOLVIDOS AO LONGO DA HISTÓRIA DO ITC, POR UM VALOR APROXIMADO DE 40 MILHÕES DE EUROS.

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Cálculos XFEM: propagação de uma greta no interior de uma peça cerâmica perfurada e submetida à tração.

Transferência de calor em fornos de rolos. A simulação permite conhecer a distribuição de temperaturas no inte-rior da peça durante todo o ciclo de cozedura. A infor-mação do início é as características térmicas e geométri-cas da peça, assim como a curva de temperatura do forno ou da superfície das peças.

Cálculo de curvaturas e tensões produzidas por gradien-tes térmicos durante a cozedura. Relacionado com o pon-to anterior, a partir do perfil de temperaturas no interior da peça, é possível conhecer a distribuição de tensões e as curvaturas das peças durante a cozedura e à saída do forno.

Simulação do comportamento mecânico de materiais. Todos os materiais se costumam caracterizar mecanica-mente a partir de ensaios simples (flexão em três pontos de apoio, compressão, etc.) enquanto que em serviço po-dem estar sujeitos a diferentes esforços (peças encaixa-das pelas bordas em fachadas ventiladas, movimento de estrutura em peças colocadas, etc.). A simulação permite, a partir dos ensaios de laboratório, conhecer os esforços que aparecem em serviço.

Exemplos de aplicação da simulação à indústria cerâmica

Secagem de peças em condições industriais. É possível conhecer a evolução da umidade das peças durante a secagem em condições industriais. Para isso é preciso dispor de informação da temperatura da peça dentro do secador, obtida através de uma sonda de temperatura, e dos parâmetros característicos da secagem das peças cerâmicas, medidos em laboratório. Esta informação per-mite desenhar ciclos mais racionais, o que supõe uma poupança energética e uma redução importante do nú-mero de peças partidas.

Propagação de gretas. Através do cálculo por elementos finitos estendidos (XFEM) é possível conhecer a propa-gação de gretas em materiais, e por tanto, estabelecer o seu comportamento mecânico. Isto permite desenhar composições e processos de fabrico que conduzam a produtos com melhor comportamento mecânico.

O ITC AO LONGO DOS 40 ANOS DA SUA HISTÓRIA LEVOU A CABO UMAS 150.000 ANÁLISES E ENSAIOS DOS MAIS DE 475 TIPOS DIFERENTES QUE OFERECE HOJE EM DIA. ALÉM DISSO, É SÓCIO DE REFERÊNCIA DE DIFEREN-TES REDES E PLATAFORMAS TECNOLÓGICAS DE ÂMBITO NACIONAL E IN-TERNACIONAL.

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Cálculos térmicos: perfil de temperatura no interior de uma peça multicamada

Dinâmica não-linear: perfil de tensão dentro de um pedaço de telha da porcelana submetida a um impacto com uma esfera de aço.

referênciastécnicas

O ITC tem capacidade para transferir os conhecimentos adquiridos através da formação contínua de sua equipe de recursos humanos qualificada, que vai reciclando seus conhecimentos através de estudos e ações de I+D+i, além de participar em inúmeros fóruns científicos e tecnológicos de todo o mundo, e distintas plataformas e consórcios de âmbito internacional. Este conhecimento, juntamente ao adquirido e assimilado de outros setores produtivos, serve para gerar a inovação que se transmite às empresas que a necessitam para manter o aumentar sua competitividade.

Projetos de I+D+i co-financiados com fundos públicos

Comissão européia

KMM-NoE 502243-2 - Knowledge-

based multicomponent Materials for

Durable and Safe Performance

(2004-2007).

Administração central

BIA2009-10692 – Modelação e análise

das tensões micro e macroscópicas

em materiais vitrocerâmicos e seu

efeito sobre o fortalecimento / degra-

dação micro-estrutural (2009-2012).

FIT-030000-2006-119 - Fraturas em

placas cerâmicas formadas por su-

portes vitrocerâmicos e camadas ho-

mogêneas tensionadas (2005-2007).

FIT 380000-2005-159 - Desenho de

um encerramento exterior cerâmico

bioclimático de alta eficiência energé-

tica (2005-2007).

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A DIFUSÃO DOS RESULTADOS DOS ESTUDOS REALIZADOS POR O ITC DES-DE SEU INÍCIO DEU LUGAR A 600 PUBLICAÇÕES DE ARTIGOS CIENTÍFICOS EM REVISTAS ESPECIALIZADAS, 700 COMUNICAÇÕES EM CONGRESSOS, TANTO NO ÂMBITO NACIONAL COMO INTERNACIONAL, ASSIM COMO O DESENVOLVIMENTO DE 31 PATENTES.

Publicações

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10/11

01 02 03

07 08 09

01 Tecnologias ambientais02 Segurança e saúde no trabalho03 Tribologia04 Novos revestimentos e tratamentos superficiais05 Cerâmicas avançadas06 Sistemas construtivos e arquitetura energeticamente eficiente07 Simulação de Processos e materiais08 Design09 Poupança e Eficiência energética 10 Nanotecnologia 11 Produção Inteligente

índicede catálogos

04 05

10 11

linhas de investigação

06

8000m2 DE SUPERFÍCIE DEDICADA À INVESTIGAÇÃO E AO DESENHO REPARTIDO EM DUAS SEDES.

“Reservados todos os direitos. O conteúdo deste documento goza da proteção que lhe outorga a lei, e não poderá ser distribuído, transformado ou comunica-do publicamente, todo ou parte, sem a autorização expressa do Instituto de Tecnología Cerámica-AICE ITC, 2010.” © ITC-AICE, 2010.

LE07-P01

UNE-ISO/IEC 27001