Teses - Engenharia Mecânica - FEG

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https://hdl.handle.net/11449/77264

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Gráficos de controle fuzzy intuicionistas: uma abordagem utilizando software R
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-08-30) Mendes, Amanda dos Santos; Freitas, Marcela Aparecida Guerreiro Machado de [UNESP]; Paloma Maria Silva Rocha Rizol [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Os gráficos de controle tradicionais de Shewhart foram desenvolvidos para serem utilizados com dados precisos, porém muitos processos estão sujeitos à incerteza do instrumento, subjetividade humana, e hesitação do operador no momento da medição. Neste caso, devem ser utilizados gráficos de controle fuzzy intuicionista, uma vez que são capazes de representar a incerteza e hesitação do processo. Este trabalho propõe o uso da lógica fuzzy intuicionista aos gráficos de controle por variáveis para monitorar a média e a variabilidade de processos univariados, assim como a criação de uma interface computacional em linguagem R, por meio do pacote Shiny, capaz de facilitar a experiencia do usuário na junção dos conceitos apresentados. A fuzzificação das observações foi realizada utilizando o conceito de incerteza de medição, a fim de tornar o monitoramento de processos o mais próximo da realidade vivida nas organizações. O método de defuzzificação Intuitionistic Fuzzy - Weighted Averaging Based on Levels (IF-WABL) foi utilizado como forma de tomar decisões sobre o estado de controle estatístico do processo em um ambiente fuzzy intuicionista. O desempenho dos gráficos de controle Xbar e Xbar-R foi medido pelo Average Run Lenght (ARL), Standard Deviation Run Length (SDRL) e Percentis de Run Length. Verificou-se neste trabalho que os gráficos de controle fuzzy intuicionista são eficientes na detecção de causas especiais, e que a interface computacional desenvolvida é capaz de realizar as funções propostas.
Modelo de escoamento núcleo-anular frio para o atomizador efervescente
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-08-19) Gutierrez, Jordan Amaro; Carvalho Junior, João Andrade de [UNESP]; Santos, Leila Ribeiro dos; Zevallos, Andrés Armando Mendiburu; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A atomização é um processo fundamental para muitas aplicações na engenharia, por exemplo, a combustão de combustíveis líquidos. A atomização efervescente é um processo de atomização bifásica que consiste em utilizar baixas pressões de injeção dos fluidos para introduzir bolhas de gás no escoamento liquido, e assim produzir um spray de alta qualidade. Este trabalho consiste em desenvolver um modelo de escoamento bifásico para estimar um conjunto de variáveis físicas dos fluidos no orifício de saída de um atomizador efervescente. O modelo de escoamento núcleo-anular frio é validado utilizando-se resultados experimentais da espessura media dos ligamentos da atomização, obtendo-se excelentes estimativas para a razão das vazões mássicas do gás e do liquido maior ou igual a 1,0%. Os fluidos utilizados para as validações são a agua e o ar. O modelo de escoamento núcleo-anular frio é utilizado para simular cinco condições operacionais em dezessete atomizadores efervescentes. Os fluidos utilizados para as simulações são o óleo leve de aquecimento e o ar. Segundo os resultados obtidos, as variáveis geométricas que definem o projeto do atomizador efervescente não influenciam significativamente as variáveis físicas estimadas. As variáveis físicas estimadas são: (a) fração volumétrica do gás, (b) pressão bifásica adimensional, (c) temperatura adimensional do gás, (d) massa especifica bifásica adimensional, (e) velocidade do liquido, (f) velocidade do gás, e (g) espessura do liquido, sendo suas faixas [0,815, 0,967], [0,587, 0,856], [0,928, 0,962], [0,642, 0,900], [7,991, 22,391 m/s], [147,166, 200,555 m/s], e [176, 637 um], respectivamente. Finalmente, é estabelecido um modelo adimensional para a estimativa do diâmetro médio integral de Sauter (ID32) das gotas do spray. O modelo adimensional é caracterizado por ter R2 = 0,705 e RMSE = 3,274, razão pela qual é considerado que é bom para realizar futuras predições.
O Impacto dos poluentes atmosféricos nos anos perdidos de vida por doenças cardiovasculares em Piracicaba – SP
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-05-15) Pereira, Karen Thalita; Nascimento, Luiz Fernando Costa [UNESP]; Magalhães Sobrinho, Pedro [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A poluição do ar pode gerar efeitos nocivos na saúde humana e constituem um importante problema de Saúde Pública. As doenças do aparelho circulatório são uma das principais causas de óbito no Brasil e sua morbimortalidade pode ser intensificada pela emissão de poluentes atmosféricos acima dos níveis recomendados. O Brasil tem um papel importante na emissão de poluentes atmosféricos devido à queima de biomassa, em especial, o município de Piracicaba - SP, que é um dos principais produtores de açúcar e álcool no mundo. Sendo assim, o objetivo desse estudo é “Avaliar o papel da exposição a poluentes do ar na gênese das doenças do aparelho cardiovascular em Piracicaba – SP, quantificando os anos potenciais de vida perdidos (YLL) em decorrência das mortes prematuras causadas por essas doenças”. Trata-se de estudo epidemiológico, ecológico de séries temporais com dados relativos a internações por doenças cardiovasculares (CID-10 de Hipertensão arterial: I10.0 a I15.0, Doenças isquêmicas do coração I20.0-I25.9, ICC: I50.0 a I50.9, Doenças cerebrovasculares: I60.0 a I64.9) em sujeitos de ambos os sexos, residentes no município de Piracicaba – SP, no período de 01 de janeiro de 2016 a 31 de dezembro de 2018. Os poluentes foram obtidos pelo banco de dados da CETESB e as temperaturas mínima e máxima e umidade pelo banco de dados da ESALQ. Foram consideradas defasagens de 0 a 7 dias e os modelos foram controlados por dia da semana e sazonalidade. A pesquisa abrangeu sujeitos de ambos os sexos residentes no município de Piracicaba – SP. No período de estudo ocorreram 3074 internações e 359 óbitos por doenças cardiovasculares. Os dados foram menos significativos/ expressivos quando utilizado a temperatura mínima nos modelos univariados e multivariados, e mais significativos ao utilizar a temperatura média e máxima. Na análise univariada, quando aplicada a metodologia DALY, o PM2,5, considerando a temperatura máxima, no LAG 5 foi o mais expressivo, resultando em 2876 anos potenciais de vida perdidos, e consequentemente em R$45.764.255,5. Na análise multivariada, quando aplicada a metodologia DALY, o NO2, considerando a temperatura máxima, no LAG 4 foi o mais expressivo, resultando em 113,6813 anos potenciais de vida perdidos, e consequentemente em R$22.736.257,72. Foi possível constatar que o material particulado inalável e os níveis de NO2 e O3, estão associados a morbimortalidade por doenças cardiovasculares. Por isso, é de extrema importância a implementação de medidas públicas para mitigar as emissões resultantes principalmente da queima de biomassa e monitorização da qualidade do ar que vêm sendo adotadas tanto por parte da empresa responsável quanto por parte das autoridades públicas.
Estudo dos mecanismos de condução e defeitos de interface em semicondutores não-estequiométricos com diferentes morfologias
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-04-12) Ortega, Pedro Paulo da Silva; Simões, Alexandre Zirpoli [UNESP]; Ponce, Miguel Adolfo; Ramírez Gil, Miguel Angel [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O monóxido de carbono é um gás altamente tóxico responsável por milhares de mortes anualmente ao redor do mundo. Por ser um gás inodoro, incolor e insípido, os seres humanos não são capazes de notar sua presença no ambiente, sendo necessário que um alarme os alerte. Assim sendo, este trabalho tem por objetivo estudar as propriedades sensoriais de matrizes de dióxido de cério dopadas com európio sintetizadas pelo método hidrotermal assistido por micro-ondas com diferentes morfologias, a partir das quais foram fabricados filmes espessos visando a sua aplicação em sensores de monóxido de carbono, além de avaliar suas propriedades fotocatalíticas e fotoluminescentes. Os filmes foram depositados sobre substratos de alumina com eletrodos de ouro pela técnica de screen-printing. De todas as amostras preparadas, as com morfologias de nanopartículas pura e dopada com európio, e as com nanobastões, nanocubos e nanopoliedros (todas dopadas com európio) foram as que apresentaram os melhores resultados. As análises por XRD indicaram que a fase tipo fluorita do CeO2 foi obtida com sucesso, com picos bem definidos e sem segundas fases. As análises por espectroscopia de espalhamento Raman apresentaram um único modo referente ao cluster [CeO8] e espalhamentos de segunda ordem referentes a vacâncias de oxigênio. A caracterização fotocatalítica das amostras mostrou que a melhor performance foi a dos nanopoliedros, que descoloriram cerca de 56% de RhB em 60 minutos de irradiação UV. Os pós contendo as nanoestruturas foram utilizados para fabricar filmes espessos para aplicações em dispositivos sensores de gás. As temperaturas de ensaio mais altas (380°C e 450°C) apresentaram os melhores resultados frente o sensoriamento do monóxido de carbono e foram escolhidas para realizar as outras caracterizações. Os testes realizados com umidade mostraram que algumas amostras foram particularmente sensíveis à presença de moléculas de água, como os nanobastões. As nanopartículas esféricas dopadas mostraram ser pouco influenciadas pela umidade. A resposta dos sensores aumentou com o aumento da concentração de CO utilizada, sendo observado que algumas foram capazes de detectar moléculas de CO apenas em temperaturas mais altas. Portanto, o desenvolvimento de diferentes morfologias de nanoestruturas de céria dopada com európio apresentou ótimas possiblidades para modificação dessas amostras, possibilitando aplicações na área de sensores de gás, fotocatálise, dispositivos LED, etc.
Filamento sustentável para impressão 3D a partir do polipropileno reciclado reforçado com papel residual
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-03-10) Oliveira, Daniel Magalhães de; Voorwald, Herman Jacobus Cornelis [UNESP]; Benini, Kelly Cristina Coelho de Carvalho [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Um dos maiores desafios da sociedade contemporânea é lidar com a geração excessiva de resíduos sólidos e seu descarte. O crescimento da produção industrial seguido da gestão inadequada de resíduos gera problemas ambientais globais. Políticas ambientais têm orientado novas ações visando uma gestão sustentável de resíduos sólidos. De modo geral, a manufatura aditiva tem incentivado o crescimento em pesquisa e inovação. No que se refere à produção de filamentos para impressão 3D, o uso de compósitos e de matérias-primas recicladas tem se destacado, possibilitando a obtenção de materiais com custos reduzidos, mantendo seu desempenho e ampliando sua vida útil. Dentro desse contexto, o objetivo do projeto foi obter compósitos de polipropileno (PP) reciclado de copos plásticos descartáveis e de papel residual de escritório para produção de filamentos sustentáveis para impressão 3D. A metodologia consistiu na obtenção e caracterização do papel residual, do PP reciclado e dos compósitos a fim de analisar suas propriedades para posterior impressão 3D. Os compósitos sem e com a adição de agente compatibilizante (1% em massa de MAPP) foram obtidos a partir da mistura de PP reciclado com 10% em massa de papel residual utilizando um homogeneizador de plásticos. Os compósitos foram triturados e processados por extrusão para produção dos filamentos sustentáveis. O papel residual de escritório, composto majoritariamente por celulose, apresentou índice de cristalinidade de 67% e uma estrutura fibrosa com padrões distintos, alongados, achatados, com formação de aglomerados. As amostras poliméricas apresentaram comportamento térmico estável até 235 ºC, com temperatura de fusão em 165 ºC. O compósito compatibilizado apresentou maior viscosidade complexa em relação ao PP reciclado e comercial e maior tempo de vida útil em relação ao compósito sem agente compatibilizante. Finalmente, os filamentos foram caracterizados física e morfologicamente, e utilizados para impressão 3D na forma de corpos de prova para ensaios mecânicos. O PP reciclado e os compósitos apresentaram valores de resistência, módulo, deformação em tração e dureza adequados e similares ao PP comercial, porém com menor resistência ao impacto. As micrografias confirmaram os padrões de preenchimento e deposição de camadas dos corpos de prova impressos, apresentando um material com matriz reciclada e compósitos com superfície homogênea, poucos, ou nenhum defeito aparente e boa dispersão do papel residual na matriz termoplástica. O conjunto desses fatores permitiu a obtenção de filamentos sustentáveis com propriedades adequadas para ser utilizado na impressão 3D por deposição de fundido.
Efeito do tempo da hidrólise ácida na produção de etanol proveniente do eucalipto
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-03-03) Ferraz, Ana Paula Almeida [UNESP]; Ventorim, Gustavo [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Em função do aumento da demanda por combustíveis e da emissão de gases poluentes ao meio ambiente, faz-se necessário a utilização de combustíveis limpos e renováveis. A produção de etanol a partir de biomassas é uma proposta importante para o meio ambiente e para o desenvolvimento econômico do país, e tem desafiado pesquisadores a encontrarem formas de viabilizar a produção de etanol a partir de diferentes fontes renováveis. Uma das alternativas é a utilização de biomassa lignocelulósica para tal finalidade. Tendo em vista esses aspectos, o objetivo desse trabalho foi analisar o efeito do tempo de hidrólise ácida da celulose na produção de etanol a partir da madeira de eucalipto. O trabalho foi divido em duas partes. Para a primeira parte foi utilizada uma auto-hidrólise para remoção das hemiceluloses, seguido de uma polpação soda para remoção de lignina, uma hidrólise ácida realizada em diferentes tempos de reação para fragmentação da celulose em monômeros de glicose para então serem fermentados em etanol. Na segunda parte do trabalho foram utilizados os melhores tempos de hidrólise ácida para avaliar a produção de etanol a partir de uma polpa kraft. Na primeira parte do trabalho, a auto-hidrólise removeu 46,6% da xilose da madeira e a polpação soda se mostrou eficiente removendo 97% da lignina, tendo como vantagem a produção de lignina livre de sulfetos, que é um subproduto valioso. Após análises laboratoriais foi observado que o aumento do tempo de hidrólise ácida aumentou o rendimento do processo, sendo encontrado um rendimento de 38,26% para a amostra com maiores tempos de reação. Também foram observados inibidores de fermentação como o furfural e o hidroximetilfurfural após a hidrólise ácida. O tratamento destaque foi a hidrólise ácida com 2 horas de hidrólise concentrada e 5 horas de hidrólise diluída que produziu 50,95 L de etanol por tonelada de madeira após fermentação. Na segunda parte do trabalho, a polpação kraft se mostrou muito eficiente e alcançou 99% de remoção de lignina. Foi observado rendimento de hidrólise de 25,37% e maiores concentrações de inibidores de fermentação comparada à polpa soda. Com a polpa kraft foram obtidos 17,74 L de etanol por tonelada de madeira, resultados inferiores aos resultados obtidos com a polpa soda. Os menores rendimentos do processo utilizando a polpa kraft foram atribuídos a falta da auto-hidrólise, uso do cozimento kraft e maiores concentrações de inibidores de fermentação.
Estudo da corrosão dos aços API 5L X65 MS e API 5L X65 MO em soluções salinas saturadas com sulfeto de hidrogênio
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-02-03) Fioravante, Igor Alexandre; Codaro, Eduardo Noberto [UNESP]; Ribeiro, Rosinei Batista [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A corrosão ácida tem sido um problema para a indústria de exploração e extração de petróleo por várias décadas, ela pode se manifestar de diferentes maneiras e uma delas é a formação de escamas nas paredes internas dos dutos. A premissa deste trabalho foi estudar as propriedades químicas e microestruturais dos aços API 5L X65MS (sour service) e API 5L X65MO (sweet service) utilizados na indústria de petróleo e gás para fabricação de tubos, bem como avaliar vulnerabilidade à fragilização por hidrogênio desses aços quando expostos a ambientes diversos contendo H2S e CO2, com foco no entendimento das condições de formação e precipitação da mackinawita e pirrotita e seus efeitos nos processos corrosivos. Os aços API 5L X65 foram caracterizados por meio de medidas de potencial em circuito aberto e registro de curvas de polarização potenciodinâmica em solução ANSI/NACE TM0177A, ensaios de imersão em ambiente com H2S puro e misturas com CO2 nas seguintes proporções 4:1 e 4:2 respectivamente, além de ensaios de permeação de hidrogênio em solução composta por H2SO4 0,05 mol/L e NH4SCN 0,030 g/L. Os resultados demonstraram que o aço API 5L X65MS apresentou microestruturas mais finas em comparação com a liga API 5L X65MO, como: grãos mais refinados em aproximadamente 33%; potencial de corrosão superior tanto em solução desaerada quanto na solução saturada em 8,71% e 14,7%, respectivamente, e taxa de corrosão inferior em aproximadamente 15% (6,4 mm/ano e 7,5 mm/ano).
Influência dos revestimentos de cádmio e liga zinco-níquel em atuadores roscados ASTM A320 submetidos a esforço cíclico em ambiente corrosivo
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-11-10) Santos, Jefferson Rodrigo Marcelino dos; Voorwald, Herman Jacobus Cornelis [UNESP]; Silva, Fernando de Azevedo [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Para tornar viável a aplicação de aço carbono em ambiente marítmo se faz necessário protegê-lo contra a corrosão e um dos métodos utilizados é a aplicação do cádmio eletrodepositado, entretanto, o cádmio é um elemento tóxico, que causa sérios problemas respiratórios e inclusive câncer. O objetivo dessa pesquisa foi investigar a aplicação de uma liga Zn-Ni em tirante fabricado em aço AISI 4140 sob ótica da resistência à fadiga axial e corrosão, com objetivo de fornecer informações que ajudem na substituição do Cd, atualmente utilizado na indústria nacional submarina de Óleo & Gás. Foram avaliados, tanto experimentalmente, como utilizando método de elementos finitos, três tipos de corpos de prova, sendo denominados: “padrão”, em conformidade com ASTM E466-2015, “especial”, similar ao padrão, porém, com rosca 1/4" UNC-20 FPP em sua região central e “tirantes”, com rosca 1/4" UNC-20 FPP. Ensaios de fadiga axial, em temperatura ambiente, com frequência 20 Hz e razão de carga R=0,1 mostraram que o corpo de prova “padrão” tiveram aumento em vida nas condições com recobrimento, tanto com Cd quanto com liga Zn-Ni, devido à tensão compressiva gerada pelo processo de eletrodeposição. No comparativo entre corpo de prova “padrão” e “tirante”, os resultados mostraram, para nível de tensão máxima nominal 750 MPa, vida em fadiga 83,7% inferior para os tirantes, saltando para 95,4% para nível de tensão 650 MPa, mostrando que para baixos níveis de tensão, o estágio de nucleação da trinca em um corpo de prova padrão é mais lento. Com o aumento da tensão, foi observado redução da influência do fator concentrador de tensão, porém, mantendo significativa influência. No comparativo entre os corpos de prova roscados (especial e tirantes), os resultados experimentais mostraram que o recobrimento não afetou a vida em fadiga, mostrando que o efeito do concentrador de tensão, gerado pela geometria da rosca, é muito superior à influência do processo de eletrodeposição. Tal fenômeno também foi comprovado através da análise das fraturas em MEV, onde todos os corpos de prova com rosca tiveram nucleação de trinca na superfície. No comparativo entre os tirantes e corpo de prova especial, os resultados experimentais mostraram que os tirantes tiveram redução em vida na ordem de 58% e o motivo foi a influência do contato na interface porca/parafuso, gerando acréscimo nos níveis das tensões de cisalhamento e flexão, observados nas análises em elementos finitos. Foi utilizada abordagem pela mecânica da fratura linear elástica, utilizando modelo de Buchalet-Bamford, que se mostrou válida, pois à medida em que o nível da tensão máxima nominal foi elevado, a vida em fadiga dos tirantes se aproximou do obtido experimentalmente, apresentando redução na vida útil calculada na ordem de 58,3% para nível de tensão máxima nominal de 680 MPa e 65,8% para nível de tensão máxima nominal 440 MPa, mostrando que o período para nucleação da trinca reduz com o acréscimo do nível de tensão. O ensaio de salt-spray não apresentou nenhum produto de corrosão vermelha dentro do período de 1008 horas, possibilitando concluir que a substituição do recobrimento de Cd por liga Zn-Ni também é viável do ponto de vista de resistência à corrosão.
Pre-operational drilling test applied to carbonate reservoirs: a multi-objective optimization approach analysis of ROP and MSE
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-02-07) Mantegazini, Diunay Zuliani; Nascimento, Andreas [UNESP]; Carvalho Junior, João Andrade de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
With the discovery of Pre-salt hydrocarbon reservoirs, appeared new challenges. One of the main challenges is the necessity of optimizing drilling processes due to high related operational costs. Drilling costs are considerably high, which leads the Oil and Gas (O&G) industry to search for innovative and entrepreneur methods. The Mechanic Specific Energy (MSE) is a parameter that is being used along drilling operations; coupling of MSE and Rate of Penetration (ROP) is a method that allows identifying ideal conditions during the drilling process aimed at efficiency enhancement. In addition, the performance of the drilling process can be estimated through pre-operational tests, which consist in continuously testing applied drilling mechanic parameters, such as Drill-String Rotary Speed (RPM) and Weigh-On-Bit (WOB), looking for optimum sets would ultimately provide the most desirable ROP. Thus, the goal of this dissertation was to analyze field data from Pre-salt layers operations, using a multi-objective optimization based on a play-back methodology for pre-operational drilling tests, through the ideal combination, simultaneously aiming at the highest possible ROP and the lowest achievable MSE. In addition, the Response Surface Method (RSM) was used to explore the effects of input variables on response variables at a 95% confidence level. The results showed that the new concept of pre-operational tests based on MSE and ROP proved to be effective in the drilling process optimization. The combination between the highest ROP and the lowest MSE allows for performing an efficient drilling process. In terms of parameters setting interval in pre-operational drilling-tests, for WOB, intervals of 5 and 7 [klb] showed to be sufficient for presenting reliable results. Through the parameters obtained from pre-operational tests, it could be estimated eventual cost-saving and time-saving values ranged from USD 1,056,180.72 to 1,151,898.30 and 19.50 to 21.27 [h], respectively.
Estudo da resistência à corrosão de estrutura híbrida de aço bifásico DP980 e liga de alumínio 6013-T4 soldada a laser
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-02-03) Faria Neto, Antonio dos Reis de [UNESP]; Abdalla, Antonio Jorge [UNESP]; Pereira, Marcelo dos Santos [UNESP]; Fukugauchi, Cristina Sayuri [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O futuro da indústria automobilística parece contar com a união de materiais dissimilares, tais como ligas de alumínio e aço carbono. Há um grande número de estudos sobre a aplicação de diferentes tecnologias de soldagem para unir estas ligas, mas o problema da perda de resistência nas áreas de solda é sempre um grande desafio que até agora, por causa da formação dos compostos intermetálicos frágeis, não foi resolvido. Outro problema causado pela união de ligas dissimilares é a corrosão ocasionada pela formação de um par galvânico, decorrente da diferença de potencial dos materiais. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo o estudo de juntas soldadas a laser constituídas por liga de alumínio 6013-T4 e aço DP980 no que tange a morfologia, dureza na região soldada e resistência à corrosão. Os parâmetros de soldagem a laser foram avaliados baseados na caracterização do cordão de solda, para tanto foi realizada análise macroscópica, perfil de dureza Vickers, difratometria de raios x e espectroscopia por energia dispersiva. A resistência à corrosão foi verificada utilizando a técnica de ruído eletroquímico em função do tempo para os meios de Na2SO4 0,1 M e NaCl 3,5%, aplicando a função wavelets para remoção da tendência DC e obtenção dos diagramas de energia que indicam o tipo de processo corrosivo dos eletrodos. A corrosão nos eletrodos também foi acompanhada através de fotomicrografias. Em relação aos parâmetros de soldagem a laser a potência de 900 W, velocidade de 25 mm/s e distância focal de 2,4 mm abaixo da superfície produziu uma solda que não apresentou defeitos como poros, contração e trincas. As análises indicaram a presença de alumínio misturado ao aço na zona de fusão e a existência de intermetálicos AlFe, AlFe3 e Al13Fe4 nesta região. A maior dureza Vickers está localizada na zona termicamente afetada ao lado da zona fundida, onde encontra-se uma região com microestrutura martensitica. Com relação à resistência à corrosão, a liga de alumínio 6013-T4 apresentou a maior resistência em ambos os meios. A resistência ao Ruído Eletroquímico foi semelhante para o aço DP980 e o cordão de solda, mostrando que o processo de soldagem a laser não afeta de forma significativa nesta propriedade. Os diagramas de energia mostraram que a forma de corrosão predominante é a corrosão localizada por pites, porém, corrosão generalizada e mista também são observadas e vão ao encontro dos resultados das análises macroscópicas dos eletrodos.
Desempenho físico-mecânico de compósitos cimentícios produzidos com cinza de biomassa residual e partículas de eucalipto
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-01-19) Hansted, Felipe Augusto Santiago; Campos, Cristiane Inácio de [UNESP]; Yamaji, Fabio Minoru; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resíduo florestal é todo e qualquer material que resulta da colheita ou do processamento da madeira ou de outro recurso florestal que possa permanecer sem utilização no processo produtivo. O resíduo de madeira, ainda no século 21, representa uma grande parcela de rejeito das atividades industriais, mostrando de grande importância econômica e ambiental, no entanto, o potencial de reciclagem deste tipo de resíduo é subutilizado. A fabricação de cimento, mineração de agregados e moagem prejudicam o delicado equilíbrio ecológico, pois esgotam os recursos naturais, consomem grande quantidade de energia, emitem enormes quantidades de poeira e gases de efeito estufa que podem resultar em inadequações ambientais. Uma das soluções não somente para resíduos de madeira, como também para a indústria cimentícia é o uso em conjunto desses materiais. Outro resíduo que a literatura versa sobre são as cinzas advindas da queima de carvão. Tal tema tem sido amplamente utilizado em pesquisas como material suplementar ao cimento, no entanto, com o intuito de se encontrar alternativas mais sustentáveis, outros materiais têm sido estudados como, por exemplo, a cinza do processo de queima de biomassa para geração de energia. Com base no exposto definiu-se que o objetivo do presente trabalho foi estudar a viabilidade técnica da inserção de cinzas de biomassa em substituição a três diferentes tipos de cimento em um compósito cimento-madeira. Foram utilizados também resíduos de eucalipto de duas granulometrias diferentes. Avaliou-se também a influência de um tratamento com água para a lavagem da madeira e a inibição do cimento a partir da adição da mesma. Por fim, os resultados obtidos por meio de análise estatística foram comparados com a literatura e considerando os três tipos de cimento utilizados no estudo, o que mais se destacou em termos de desempenho físico e mecânico foi o CPV-ARI por apresentar cura rápida e, no compósito cimento-madeira, apresentou menor índice de inibição. O tratamento das partículas de madeira não se mostrou necessário por não proporcionar melhores resultados em testes físicos e mecânicos. A proposta de adicionar cinza de biomassa e partículas de madeira em um material compósito de cimento resultou em um tratamento viável por permitir o uso de um tipo de resíduo que atualmente é descartado, sem valor agregado e, por estabelecer um desempenho físico-mecânico ao material estudado semelhante aos achados na literatura, não interferindo negativamente na cura e hidratação do mesmo.
Estudo numérico-experimental da resistência e rigidez ao rolling shear de elementos de MLCC (Madeira Lamelada Colada Cruzada)
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-02-24) Silva, João Vítor Felippe; Molina, Julio Cesar [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Este trabalho teve como objetivo o estudo numérico e experimental da rigidez (Gvt) e da resistência (fvt), associadas ao efeito de rolling shear, em elementos de Madeira Lamelada Colada Cruzada (MLCC), fabricados com três camadas de madeiras de florestas plantadas do Brasil e colados com adesivo poliuretano bi-componente. Foram utilizadas quatro diferentes espécies de madeira (Pinus elliottii, Eucalyptus grandis, Toona ciliata e Acrocarpus fraxinifolius) na fabricação dos painéis de MLCC. Incialmente foi realizado um levantamento bibliográfico sobre o tema com base na literatura nacional e internacional disponíveis. Paralelamente foi realizada a caracterização físico-mecânicas das madeiras e a análise da pressão de fabricação na resposta da qualidade de colagem da MLCC, considerando-se cinco níveis de pressão que variaram de 0,1 MPa a 1,3 MPa. Os valores de rigidez e resistência ao rolling shear foram determinadas experimentalmente por três métodos de ensaio: flexão de vigas, cisalhamento vertical em corpo de prova e cisalhamento inclinado, também em corpos de prova. Foi realizado também um estudo numérico com base no método dos elementos finitos (MEF) com uso do software ANSYS e um estudo analítico complementar para avaliação dos métodos de cálculo disponíveis na literatura: “gama”, “k” e de “Kreuzinger”. Como resultado, observou-se que a pressão de fabricação não teve efeito significativo na porcentagem de delaminação e nem na espessura da linha de cola da MLCC, ao contrário da resistência ao cisalhamento na linha de cola que teve desempenho superior para a pressão de 0,7 MPa. Os valores de Gvt obtidos pelos métodos de flexão em vigas e de cisalhamento inclinado em corpo de prova ficaram próximos entre si e ambos e foram maiores que os valores obtidos pelo método de cisalhamento vertical. Os três modelos de ensaio analisados apresentaram resultados semelhantes para fvt. Os modos de falha obtidos experimentalmente foram compativeis com as distribuições das tensões observadas nos modelos numéricos nas regiões mais solicitadas. As respostas dos métodos analíticos foram significativamente diferentes entre si, sendo o método gama o mais sensível aos valores das propriedades de resistência e de elasticidade da MLCC, como também o que apresentou os resultados mais proximos dos resultados experimentais. Como principais contribuições deste trabalho recomenda-se, para madeiras de reflorestamento brasileiras com ρ12% entre 380 kg/m3 e 480 kg/m3: o modelo de corpo de prova de cisalhamento inclinado para determinação da rigidez e resistência ao rolling shear em elementos de MLCC; a pressão de fabricação de pelo menos 0,7 MPa; o método analítico “gama”, e limite de delaminação total de 10%.
Estudo da Influência dos parâmetros de solda a laser em juntas sobrepostas dos aços DP980 e TRIP780 com a utilização de ferramentas estatísticas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-09-02) Freitas, Francisco Henrique Cappi de; Pereira, Marcelo dos Santos [UNESP]; Fukugauchi, Cristina Sayuri [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O processo de soldagem a laser se mostra determinante na indústria automobilística, onde se busca continuamente a competitividade sem impactar a segurança dos usuários, pois se alia a elevada produtividade ao alto índice de integridade das juntas. Tal processo exige um conhecimento prévio dos materiais e a caracterização mecânica da junta resultante. Com o auxílio da ferramenta planejamento de experimentos tipo fatorial completo 2 3 , o presente trabalho contribuiu na correlação das principais variáveis do processo, sejam elas potência do feixe incidente, velocidade de soldagem e material de incidência do feixe (absortividade), na investigação da eficiência de soldas, através do ensaio de tração uniaxial comparando-se o limite de resistência da junta soldada ao material TRIP780. Um perfil de microdureza Vickers foi realizado na junta de análise macrográfica que se apresentou isenta de descontinuidades internas com o intuito de investigar as características das zonas de soldagem, sejam elas zona afetada pelo calor e linha de fusão. Uma análise metalográfica, como a utilização do ataque Nital 3%, teve o intuito de identificar a extensão da junta e realizar medições da sua largura nas juntas soldadas em juntas sobrepostas entre aços DP980 e TRIP780. As regiões entre a linha de fusão e a zona afetada pelo calor apresentaram uma queda abrupta nos valores de microdureza das juntas sobrepostas na linha de perfil referente ao DP980, isto leva-se a um provável revenimento das ilhas de martensita, característica do aços DP980. O fator velocidade de soldagem se mostrou significativo estatisticamente frente ao processo, observando um limite de resistência inferior ao valor de referência do TRIP780 para as oito condições investigadas
Desenvolvimento de novas técnicas de processamento da liga biodegradável Fe-35Mn para aplicações biomédicas: estudos in vitro
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-10-04) Silva, Kerolene Barboza da; Claro, Ana Paula Rosifini Alves [Unesp]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Nos últimos anos, o desenvolvimento de implantes metálicos temporários a partir de biomateriais biodegradáveis como o ferro e suas ligas tem sido alvo de várias pesquisas. Estes permitem que o implante degrade progressivamente após servir ao seu objetivo, eliminando os riscos de complicações associadas a um implante permanente. O ferro é particularmente atraente do ponto de vista estrutural e com a adição de manganês tem manifestado grande potencial para aplicações em implantes biodegradáveis, principalmente em stents cardiovasculares. A liga Fe-35Mn exibe um conjunto de propriedades mecânicas, magnéticas e de degradação que a tornam a melhor opção dentro do sistema Fe-Mn, entretanto, sua taxa de degradação ainda é considerada muito baixa. Assim sendo, novas técnicas de processamento podem ser incorporadas à liga a fim de melhorar suas propriedades. A objetivo desta pesquisa é avaliar a influência das condições de processamento propostas nas propriedades da liga Fe-35Mn. A liga experimental foi produzida em forno de fusão a arco voltaico, homogeneizada, forjada à quente e então solubilizada. Para a caracterização, empregou-se as técnicas de FRX, microscopia óptica, DRX, DSC, microdureza, ensaio de resistência à tração e à corrosão. A taxa de degradação foi determinada por meio do ensaio de imersão estática e espectroscopia de absorção atômica. Estudos in vitro com células de osteossarcoma humano foram realizados para avaliar a citotoxicidade. Os resultados indicaram que processamento estabelecido levou ao aumento das propriedades mecânicas, a uma taxa de degradação intermediária e viabilidade do crescimento celular.
Otimização multiobjetivo e delineamento de experimentos aplicados ao processo de distribuição de ativos ortopédicos
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-09-20) Figueiredo, Marcelo Vilela; Silva, Aneirson Francisco da [UNESP]; Marins, Fernando Augusto Silva [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Alocação de recursos é um importante meio para se garantir uma boa produtividade ao negócio. Neste contexto, no ramo da medicina, em específico, para ferramentais cirúrgicos ortopédicos (FCs), tem-se um cenário relativamente complexo, que ocasiona cancelamentos e postergações de cirurgias por falta de FCs. Em virtude dos fatos citados, a presente tese foi desenvolvida, em uma empresa multinacional de grande porte, a qual atua na venda de próteses ortopédicas e empréstimos de sistemas cirúrgicos (SCs), que são compostos por FCs, para a realização das cirurgias. Trata-se de desenvolvimento de uma ferramenta de auxílio à tomada de decisão, para alocar FCs em centros de distribuição (CDs), de forma a otimizar os objetivos de atendimento de demanda e geração de receita, que são conflitantes em algumas situações. Foi desenvolvido um modelo de Programação Matemática, para se determinar a demanda mensal de cirurgias a serem atendidas em cada CD, que culminam na alocação de FCs necessários para os atendimentos. Foi aplicada a metodologia Programação por Metas Ponderada (WGP), para modelar a função multiobjetivo, de forma a trabalhar com diferentes combinações de pesos dos objetivos, sendo os pesos definidos por meio da metodologia de Delineamento de Experimentos Taguchi, e avaliar os impactos nos resultados. Os resultados obtidos foram aderentes à realidade da empresa, culminando em maior eficiência e eficácia ao processo de alocação de FCs. A pesquisa se comprovou de grande valor à área de saúde, podendo ser replicada em demais empresas do ramo médico, de forma a garantir que os devidos recursos estejam disponíveis para que vidas sejam salvas.
Estudo da influência da frequência de alimentação dinâmica do processo de soldagem TIG automático no comportamento de fadiga axial do aço C-Mn-Si.
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-06-30) Neves, Nasareno das; Voorwald, Herman Jacobus Cornelis [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A literatura e normas técnicas demonstram que os processos convencionais de soldagem, ao arco elétrico, reduzem a vida em fadiga das juntas soldadas em relação ao metal base. Referências de grande relevância encontram-se nos segmentos aeronáutico, óleo e gás e mineração. As estruturas marítimas para as plataformas off shore contemplam critérios de projetos para compensar a redução da resistência à fadiga nas juntas soldadas e as peneiras vibratórias são montadas com parafusos. No entanto, neste trabalho, o processo de soldagem GTAW-DWF (Gas Tunsgten Arc Welding-Dynamic Wire Feeding) com alimentação dinâmica de arame nas frequências de 0,5, 5, 10 e 15 Hz aumentou as propriedades de fadiga em relação ao processo convencional (C-GTAW) e ao metal base (A 516-70) não soldado. A investigação baseou-se em ensaios de fadiga axial (R=0,1) à temperatura ambiente, ensaios de microdureza, análise microestrutural, medidas de espaçamento dendrítico secundário (SDAS), microscopia eletrônica de varredura (MEV) das fraturas por fadiga e análise de distribuição Weibull. Os mecanismos associados à morfologia dendrítica na zona bruta de fusão das soldas morfologia de solidificação foram discutidos. Utilizou-se microscopia ótica e uma metodologia inédita para medição dos valores de espaçamento dos braços dendríticos secundários (SDAS), com o recurso do Image J para padronização do processamento das imagens das micrografias das zonas brutas de fusão das soldas. Os valores de SDAS foram (5 ± 0,8), (4 ± 1,0), (2 ± 0,3) e (4 ± 0,7) µm para o processo GTAW-DWF com frequências de 0,5, 5, 10 e 15 Hz, respectivamente, em comparação com (6 ± 1,4) µm do processo convencional. Menores dimensões do SDAS no processo GTAW-DWF e a ausência de micro defeitos de solidificação foram associados à melhoria da vida em fadiga. A vida em fadiga do processo GTAW-DWF com juntas soldadas de 10 Hz foi incrementada de 3.288 para 115.356 ciclos (3.408%) e de 12.027 para 522.143 ciclos (4.241%) para níveis máximos de tensão de 534 MPa e 481 MPa respectivamente, em comparação com o processo GTAW convencional. Os resultados indicam também a tendência de aumento significativo na resistência à fadiga das juntas soldadas em relação ao metal base não soldado.
Extrusora de polímeros open-source e de baixo custo para atividades de pesquisa
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-08-04) Oliveira Filho, Maurício de [UNESP]; Hein, Luis Rogerio de Oliveira [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O sucateamento das universidades públicas associado ao grande descarte de plásticos de uso único são problemas da sociedade atual. A redução dos investimentos em pesquisa e desenvolvimento, no Brasil, acontece tanto nas esferas estaduais como nas federais. O descarte de resíduos polui nossos solos e mares, causando graves problemas ao nosso meio ambiente. Unir estes dois problemas atuais para encontrar uma solução em comum é necessário. A comunidade maker, associada à conduta Open Source, desenvolveu e barateou inúmeros equipamentos. Esses equipamentos são normalmente utilizados em FabLabs, que são centros de desenvolvimento e pesquisa. Neste, a manufatura aditiva impera e ajuda a resolver demandas da sociedade. Somando-se a isto, a impressão 3D é cotada com uma ótima solução para reuso de polímeros. Portanto, este trabalho visa projetar, construir e testar uma extrusora de bancada, monorosca, com L/D de 23 e com temperatura máximo de 400°C. A máquina tem que ser de baixo custo, Open Source e desenvolvida para pesquisa. A extrusora de bancada será desenvolvida para fabricação de filamentos para impressoras 3D. Para validação do equipamento, o copolímero Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS) foi testado a partir de filamentos comerciais provenientes de fabricante nacional. Os filamentos foram peletizados e o equipamento foi validado para diferentes temperaturas de processo, 205, 210, 215, 220 e 225°C, com diferentes vazões, variando o sinal para o motor, com 40, 50 e 60 de PWM. A validação foi feita por análise térmica dos componentes. Durante o processo, foi obtido a variação do diâmetro do filamento, utilizando um sistema com paquímetro digital, com aquisição em tempo real dos dados. As temperaturas em quatro posições radiais distintas no tambor, a zero, três, nove e quinze milímetros. Todos posicionados no mesmo plano perpendicular ao eixo da rosca. A rotação do motor extrusor, e a corrente consumida pelo motor e pelas resistências também foram analisados. Os filamentos produzidos também foram analisados quanto à rugosidade do material, quantitativa e qualitativamente, utilizando microscopia confocal e microscopia eletrônica de varredura. Após análise estatística, por análise de variância e Tukey, conclui-se que a temperatura de processamento é o fator mais importante para a qualidade dos filamentos para este material neste tipo de extrusora.
Efeitos dos poluentes do ar e da temperatura no desencadeamento do parto prematuro
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-07-18) Santos, Djalma Antonio Almeida dos; Nascimento, Luiz Fernando Costa [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Este trabalho tem por objetivo avaliar a exposição da gestante aos poluentes do ar em sua somatória de cinco, dez e 15 dias anteriores ao parto, e da temperatura ambiente máxima diária, na defasagem de um, três e cinco dias anteriores ao parto, e analisar o efeito desses poluentes e da temperatura sobre o desencadeamento do parto prematuro. Trata-se de estudo longitudinal, com dados todos os nascidos vivos de mulheres residentes nos municípios de Cubatão, Ribeirão Preto e São José dos Campos nos anos de 2017 a 2019, excluindo os com peso menor de 500 gramas, os partos gemelares e trigemelares, bem como os fetos com mal-formação congênita. A variável dependente, prematuridade, foi categorizada como desfavorável ≤ 36 semanas e 6/7 e favorável ≥ 37 semanas de gestação, e as independentes foram idade materna, estado civil, escolaridade, número de filhos mortos, número de consultas e mês do início do pré-natal. Os poluentes do ar analisados foram PM10, NO2 e O3 com dados acumulados de cinco, dez e 15 dias anteriores ao parto, e temperatura máxima diária, com defasagem de um, três e cinco dias, anteriores ao parto. As análises utilizadas foram os modelos de regressão logística hierarquizada em três níveis: distal, intermediário e proximal, e regressão linear. Foram 55.855 nascidos vivos, sendo incluídos 23.822 (42,7%) que atenderam aos critérios de inclusão. Foi significativa a exposição materna ao PM10 com dez dias anteriores ao parto, sem considerar o efeito da temperatura (OR: 1,23) em Cubatão, sendo que para os outros poluentes e defasagens de temperatura, não houve significância estatística.
Análise do fresamento do aço ABNT 4340 em diferentes durezas utilizando ferramentas de cerâmica experimental (Al2O3+MgO) e de metal duro revestidas (TiAlN+TiN/TiCN+Al2O3)
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-07-01) Soares, Larissa Ribas de Lima; Alves, Manoel Cleber de Sampaio [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Para uma ferramenta de corte ter um bom desempenho é necessário conciliar a qualidade superficial da peça usinada com o desgaste da ferramenta. Esse desempenho pode ser afetado por pequenas alterações nas condições de usinagem, tais como o avanço e a dureza da peça de trabalho. Por isso, é imprescindível compreender como elas atuam em diferentes situações, para poder determinar as condições ideais de usinagem. Com base nisso, nesta pesquisa foi feito o processo de fresamento frontal a seco do aço ABNT 4340 em diferentes níveis de dureza média (25, 33, 43 e 51 HRC), utilizando três ferramentas de corte, sendo duas de metal duro revestidas (TiAlN+TiN e TiCN+Al2O3) e uma de cerâmica (Al2O3+MgO), com o objetivo de avaliar o desempenho dessas ferramentas mediante a análise da rugosidade (Ra, Rt e Rz), potência, vibração, emissão acústica, desgaste da ferramenta e a forma dos cavacos. Essa ferramenta cerâmica é uma ferramenta experimental desenvolvida pelo grupo de pesquisa em usinagem da FEG/UNESP com potencial para ser utilizada na usinagem de diversos materiais. O processo de usinagem dessa pesquisa foi feito em um Centro de Usinagem CNC, utilizando dois avanços (005 e 0,1 mm/dente) para cada combinação de ferramenta e dureza do material. Como foram quatro níveis de dureza, três tipos de ferramenta, dois níveis de avanço e duas repetições por condição, totalizaram 48 ensaios, no quais, durante esses processos foram captados dados de potência, emissão acústica e vibração, para verificar se havia correlação entre essas variáveis e a rugosidade da peça, ou então com o desgaste das ferramentas. Após a análise dos dados foi possível concluir que as duas ferramentas de metal duro apresentaram melhor desempenho em relação a rugosidade conforme aumentou a dureza da peça de trabalho. Ao contrário da ferramenta experimental de cerâmica, em que o melhor desempenho foi obtido nos níveis de dureza de 25 e 33 HRC, no avanço de 0,05 mm/dente. Nessas condições a Ra variou entre 0,53 e 0,98 µm.
Análise de impactos da poluição do ar na saúde humana: estudo no município de Taubaté/SP
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-06-27) Mendrot, Antonio Ricardo; Nascimento, Luiz Fernando Costa [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Estima-se que anualmente sete milhões de vidas humanas são perdidas em todo o mundo devido à exposição a poluentes atmosféricos provenientes de fontes fixas e móveis, em áreas urbanas ou rurais. Nesse contexto, a Organização Mundial da Saúde alerta sobre a viabilidade econômica da aplicação de políticas públicas sustentáveis para mitigar os efeitos da exposição populacional aos contaminantes atmosféricos, comprovando o retorno de um investimento atrelado à redução dos custos com a saúde da população. Entretanto, devido à diversidade de variáveis envolvidas na problemática e a sua divergência em cada região estudada, a compreensão dos cenários nos quais serão realizados esses projetos torna-se fundamental. A presente pesquisa tem como objetivo identificar a associação da exposição aos materiais particulados fino e grosseiro com os óbitos por doenças cardiovasculares no município brasileiro de Taubaté/SP, por meio da análise da referida associação e da variação dos índices de PM2,5 e PM10, bem como os custos sociais e financeiros dos óbitos prematuros inerentes ao contexto estudado. Os resultados confirmam a hipótese levantada, apresentando um prejuízo de €17.506.500,00 para o período compreendido entre 2016 e 2018.

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