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Análise da ação de colorantes naturais na propriedade de biodegradação do Poli(hidroxibutirato) - PHB.
(2014) Pagnan, Caroline Salvan; Câmara, Jairo José Drummond
Foi avaliada a aplicação de colorantes provenientes de sementes de urucum (Bixa Orellana L.), no Poli(hidroxibutirato) (PHB). O método utilizado para a extração dos colorantes foi o ultrassom, em seis tempos diferentes, tendo sido obtidos, para cada tempo de extração, dois extratos díspares, um na forma pastosa, e um em forma de pó, sendo ambos inseridos no PHB em concentrações de 0,2%, 1% e 3%. Todas as variações foram submetidas à simulação do intemperismo com medição de coloração para avaliar a fixação da cor. Os dois tempos de extração com melhor fixação foram submetidos aos ensaios de tração, termogravimetria (TGA), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e biodegradação a fim de averiguar se a presença do colorante afeta a propriedade de biodegradação do PHB. Os resultados indicam que, para todos os tempos de extração, o colorante obtido na forma de pó possui maior intensidade de coloração, além de maior fixação da cor quando aplicados ao PHB em comparação ao colorante na forma de pasta. A presença dos colorantes diminui as propriedades mecânicas do PHB, promove atraso no processo de biodegradação. Em contrapartida, promove aumento da temperatura inicial de degradação.
A análise da inserção do carbono pirolítico na indústria de joias de ouro (Au).
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2012) Matos, Cynthia Casagrande; Câmara, Jairo José Drummond
A partir do levantamento bibliográfico de trabalhos com válvulas cardíacas de carbono pirolítico observou-se que algumas peças apresentavam defeitos de microestrutura, que as impossibilitaria de ser utilizadas em pacientes; elas poderiam, entretanto, ser reaproveitadas em peças de joalheria. A obtenção do carbono pirolítico foi realizada pelo processo de deposição química de vapor e em seguida foi verificado que o material apresentou resistência mecânica elevada e altíssima temperatura de fusão, sendo esta acima de 3000°C. Primeiramente, foram realizados testes em diversas amostras não padronizadas que avaliaram as propriedades básicas de uma jóia, como a resistência a corrosão por água régia e soldagem com prata 925. Posteriormente, foram utilizados protótipos de testes do carbono pirolítico com o ouro, no formato de anel (28mm x 11mm x 4mm) e pastilha (27mm x 6mm x 3mm) modelando-os em cera perdida. Após o derretimento da cera, o ouro 18k foi introduzido por vácuo na cavidade do molde no formato requerido, seguindo de resfriamento, a fim de produzir um objeto sólido para seguir com o acabamento das peças. Foram realizados os testes de análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura, análise de espectroscopia dispersiva de energia, espectroscopia Raman e ensaio de flexão a quatro pontos e seus resultados indicaram a viabilidade da produção das jóias. Os três modelos de protótipos finais, com referências em peças de joalheria, foram produzidos com base nos dados obtidos.
Análise do processo de fundição de peças de joalheria assistida por software CAD/CAM.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Lana, Henrique Santa Cecília; Câmara, Jairo José Drummond
Através de recursos de computação gráfica tridimensional e tecnologia de prototipagem rápida, é possível obter modelos de extrema complexidade formal e apelo visual. Tais modelos podem ser utilizados pela indústria joalheira para criar peças diferenciadas, de alto valor agregado, e com um gasto relativamente reduzido de material, visto que a malha obtida é composta por várias cavidades dado o entrelaçamento da geometria. A geometria destes modelos por sua vez, produz moldes de fundição caracterizados por uma complexa rede de alta capilaridade, o quedifere bastante da produção convencional de peças de joalheria. Devido a estas características, percebe-se uma tendência ao aparecimento de problemas na produção destas peças, desde o preparo do molde até a fundição propriamente dita. Assim, ser capaz de antever os problemas pode poupar tempo e custos em sua produção. Uma das maneiras possíveis de se prever possíveis problemas dos modelos é a utilização de softwares CAD/CAM que realizam a simulação do processo de fundição, buscando assim analisar a geometria, constituição de molde, das ligas envolvidas no processo, e desse modo antecipar situações indesejadas que possam causar falhas nas peças prontas. Assim, este trabalho relata um estudo sobre algumas destas técnicas e demonstra que o software Magmasoft®é realmente capaz de antever com precisão o comportamento do metal na fundição, durante a injeção, resfriamento, prever a estrutura de grão e resistência mecânica do modelo final
Artefatos de cocção em ferro fundido : agregação de valor a partir do design e da seleção e aplicação de processos de revestimento cerâmico.
(2015) Gomes, Robert Luiz; Câmara, Jairo José Drummond; Miranda, Carlos Alberto Silva de
Neste trabalho foi averiguada a adequação do processo de esmaltação ao setor de fundição de panelas de ferro da cidade de Cláudio-MG, possibilitando a agregação de valor aos seus produtos. Para a execução da análise foi caracterizado o substrato metálico das panelas de ferro fundido com a aplicação de revestimento cerâmico esmaltado, assim como o ferro fundido utilizado na produção de produtos destinados à cocção de alimentos fabricados no pólo de fundição de Minas Gerais. Foi avaliado também o perfil topográfico do metal base e as características morfológicas de panelas esmaltadas e de panelas de ferro fundido da região do centro-oeste de Minas Gerais. As propriedades físico-químicas do substrato metálico foram analisadas através de microscopia ótica (MO) e espectrometria de emissão ótica (OES), a análise da superfície metálica foi avaliada através do ensaio de molhamento. Para a análise morfológica dos produtos foi utilizado o modelamento 3D. Os resultados indicaram que o substrato metálico utilizado nas panelas esmaltadas é o ferro fundido cinzento, assim como nas panelas produzidas em Cláudio-MG, no entanto, a morfologia da grafita é diferente entre os modelos e amostras analisadas, sendo que nestes produtos verifica-se a presença da grafita em maior quantidade em veios maiores. A análise química do ferro fundido mineiro apresentou grande variação dos elementos, principalmente com excesso de carbono na composição. Os valores dos ângulos de contato encontrados nas panelas esmaltadas foram inferiores aos valores das amostras locais, indicando dificuldade molhamento superficial para o ferro fundido do segundo grupo e consequente dificuldade de aplicação do processo de esmaltação. A análise morfológica das panelas adquiridas demonstrou que todos os modelos analisados possuem inadequações ou em relação ao raio mínimo indicado para a esmaltação, e/ou em relação à espessura mínima recomendada, e apresentaram ainda variações de espessura ao longo do perfil. Diante do que foi verificado durante o trabalho, foi possível concluir que as panelas de ferro fundido atualmente produzidas na cidade de Cláudio-MG não são adequadas ao processo de esmaltação. Ainda que eventualmente se consiga sucesso na aplicação do revestimento não é possível indicar que o resultado positivo se repetirá. Para que o processo se torne viável, do ponto de vista técnico, são necessárias adequações no processo de fundição e no produto a ser esmaltado.
Desenvolvimento de compósito de polímero biodegradável PHBV e fibra de sisal com análise de aplicação em teto de automóvel.
(2019) Paiva, Acir Fortunato; Câmara, Jairo José Drummond; Câmara, Jairo José Drummond; Baêta, José Guilherme Coelho; Botelho, Róber Dias; Fonseca, Flávio Magno de Carvalho; Miranda, Carlos Alberto Silva de; Vieira, Cláudio Batista
Perante as necessidades de redução de peso, melhoria no consumo energético e melhor desempenho estrutural, possibilitando aos fabricantes de automóveis no Brasil em receberem os benefícios do governo federal, torna-se oportuno o desenvolvimento de soluções em aplicação de novos materiais que apresentem melhores resultados e incrementem melhoria nos índices de reciclabilidade. Para tanto, em uma análise teórica e prática da carroceria, verificou-se que o teto do automóvel sofre um dos menores esforços na estrutura quando submetido aos ensaios de rigidez torcional, permitindo assim uma proposta de substituição do seu material de constituição, aço FEP 04, por outro material que possua propriedades mecânicas inferiores. Como proposta, foi desenvolvido um compósito de polímero biodegradável PHBV - Poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato) reforçado com fibra de sisal picada em fase dispersa. O objetivo geral foi desenvolver um compósito e caracterizá-lo, gerando dados para simulação computacional de aplicação. Dentre os objetivos específicos, destaca-se a simulação computacional sob carga de torção, pré-requisito para definição da possibilidade de aplicação. A metodologia utilizada foi a análise comparativa do comportamento da carroceria sob torção utilizando os dois materiais aplicados no teto. Foram preparadas amostras de PHBV com 0, 20, 30 e 40% de fibra de sisal que, após as caracterizações, a composição com 30% obteve os melhores resultados, dentre eles uma melhoria no módulo de elasticidade sob tração em 30,43% sobre o material virgem. Sobre a composição de 30% foram realizadas análises de aplicação isoladas como envelhecimento térmico, flamabilidade, adesividade de superfície e adesividade à cola, onde não apresentou queda considerável de propriedades mecânicas após envelhecimento, mas as propriedades de adesividade não foram satisfatórias e necessitam de melhorias. Foram realizados ensaios de aplicação do novo material aplicado ao teto, conforme normas da FCA, obtendo resultados com uma queda aceitável de 3,3% na rigidez torcional da carroceria, principal análise que determina sua possibilidade de aplicação. Foi realizada uma análise física na carroceria que comprovou a plausibilidade dos resultados. Torna-se promissor o uso desse compósito uma vez que atende à demanda de redução de peso (9kg para 6kg) que influencia no consumo energético global do veículo, e à melhoria no índice de reciclabilidade, por se tratar de um compósito biodegradável que atende aos esforços e de fácil descarte
Desenvolvimento de processo de fabricação de compósito plano polimérico e fibra de vidro para uso em revestimento aeronáutico pelo processo de Moldagem por Infusão de Resina (RTM).
(2013) Silva, Geraldo Gustavo Xavier da; Câmara, Jairo José Drummond
O foco deste trabalho é o estudo dos primórdios do desenvolvimento da aviação, seus principais incentivadores e estudiosos, com vistas a obter referências para o desenvolvimento de um processo de fabricação de laminado plano de material composto polimérico de fibra de vidro, para substituição de outro – o contraplacado aeronáutico – na construção de fuselagem aeronáutica. Propõe-se uma metodologia para a produção desses laminados, baseada no processo de infusão de resina por meio da técnica de RTM (Resin Transfer Moulding).
Desenvolvimento e aplicação de sistemas para liberação prolongada de fertilizantes obtidos com nanofibras de POLI(3-hidroxibutirato) (PHB) incorporadas com hidrogéis.
(2016) Mottin, Artur Caron; Câmara, Jairo José Drummond; Ayres, Eliane; Câmara, Jairo José Drummond; Patrício, Patrícia Santiago de Oliveira; Miranda, Carlos Alberto Silva de; Ayres, Eliane
Para atender à crescente demanda de alimentos, o setor agrícola é obrigado a empregar enormes quantidades de fertilizantes produzindo um impacto ambiental indesejável. A expectativa é que a demanda per capita por alimento dobre por volta de 2050. Portanto, é de suma importância desenvolver sistemas que aumentem a produção e reduzam os problemas ambientais. Os potenciais riscos e outros fatores relacionados à poluição do meio ambiente têm imposto algumas limitações ao uso da ureia como fonte de nutrientes para as plantas. Portanto, é imperativo melhorar o desempenho da ureia durante a sua utilização. Fertilizantes de liberação controlada são tidos como uma das soluções para aumentar o rendimento das culturas, reduzindo a poluição ambiental causada pelas emissões perigosas de nitratos dos fertilizantes. O presente trabalho tem por objetivo desenvolver e testar sistemas de liberação prolongada para fertilizantes, usando nanofibras de PHB obtidas pela técnica de eletrofiação incorporadas com hidrogel de gelatina ou quitosana carregado com ureia. A morfologia das nanofibras obtidas foi acompanhada com auxílio do MEV. O grau de cristalinidade das nanofibras foi avaliado através de FTIR, XRD, DSC e SAXS. Os resultados de FTIR apontaram que as nanofibras de PHB são menos cristalinas do que o filme de PHB obtido por termoprensagem. Pela análise de XRD foi possível estimar o tamanho dos cristalitos de PHB nas nanofibras em 190 Å. A eficiência do carregamento de ureia no hidrogel de quitosana incorporado nas nanofibras de PHB foi mais alta do no hidrogel de gelatina incorporado nas nanofibras de PHB. Os resultados das propriedades mecânicas indicaram que a presença das nanofibras de PHB promoveu um aumento de 100 % na tensão na ruptura em relação à gelatina pura e demonstra a capacidade de reforço das nanofibras de PHB quando adicionado à matriz. No entanto, para a quitosana, a combinação das nanofibras com a matriz ocasionou uma redução no valor da tensão de ruptura, da ordem de 87% aproximadamente. As curvas de liberação da ureia obtidas com o uso do espectrofotômetro UV-Vis mostraram que o efeito “burst” ainda não superado, ocorrendo a liberação de grande parte da ureia no início dos experimentos. Apesar disso, foi possível perceber que após o “burst” inicial de liberação da ureia, o compósito obtido com gelatina passou a liberar a ureia mais lentamente do que aquele obtido com quitosana. Esse resultado foi explicado através das análises de MEV, realizadas para avaliar a interação entre as fases do sistema hidrogel/nanofibras Por fim, foi desenvolvido um dispositivo tridimensional para o crescimento de mudas de painço a partir dos compósitos PHB / hidrogel / ureia. Os resultados demonstraram que o dispositivo é promissor, pois além de prolongar a liberação da ureia, cria um ambiente com umidade constante devido à presença do hidrogel.
Desenvolvimento e aplicação do compósito plástico-madeira (Poliuretano/resíduo de MDF) na indústria de bases de calçados.
(2014) Artiaga, Kelly Christine Maruch; Câmara, Jairo José Drummond
O presente trabalho utiliza poliuretano proveniente da indústria de base de calçados como matriz e resíduos de MDF (Medium Density Fiberboar) provenientes da indústria madeireira como reforço para o desenvolvimento de um compósito “plastico-madeira” utilizando o descarte de uma matéria-prima para o aprimoramento de outra. Os compósitos foram confeccionados nas proporções de 5%, 10%,15% e 20%, com o resíduo de MDF não tratado e compósitos de 15% e 20%, com o resíduo de MDF pré-tratado em estufa com a finalidade de analisar a melhor interação reforço/matriz. Para caracterização das amostras foram utilizadas técnicas de infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os compósitos também foram analisados por ensaios de ângulo de contato, densidade aparente, absorção de água e compressão. Observou-se por FTIR e por MEV que os compósitos apresentam boa aderência entre as fases. No FTIR pode-se observar no espectro do Pu puro a presença da absorção relativa ao grupo NH livre, na banda 3468 cm-¹ e o desaparecimento da mesma no espectro do compósito sugerindo uma possível interação entre carga/matriz. A boa interação da carga/matriz permitiu a formação de bolhas menores e recobrimento total das fibras, resultando no aumento da densidade e aumento nas propriedades físicas/ mecânicas do produto final. Exceto no compósito PU20% sugerindo o não recobrimento total das fibras. Os resultados não apresentaram diferenças significativas entre os compósitos desenvolvidos com o resíduo de MDF não tratado e compósito com o resíduo de MDF pré-tratado em estufa, concluindo que não há a necessidade do pré-tratamento do mesmo. Podemos inferir então que o compósito “plástico-madeira” (poliuretano/ resíduo de MDF) é adequado para a aplicação na indústria de base de calçados.
Desenvolvimento, produção e caracterização de compósitos de madeira-plásticos para aplicação na indústria moveleira.
(2004) Corrêa, Glaucinei Rodrigues; Câmara, Jairo José Drummond; Teixeira, Lincoln Cambraia; Afonso, Robson José de Cássia Franco
No pólo moveleiro de Ubá, na região da Zona da Mata em Minas Gerais, são recolhidos aproximadamente 900 toneladas de resíduos por mês, gerados durante o processamento da madeira sólida ou dos painéis de madeira reconstituída. Esses resíduos, atualmente são destinados à produção de energia ou produção de carvão. No que se refere aos termoplásticos, a reciclagem no Brasil corresponde aproximadamente a 200 mil toneladas por ano, representando apenas 21% dos plásticos rígidos e filmes presentes no lixo urbano. Unindo-se esses dois materiais — os resíduos de madeira e os plásticos reciclados — pode-se: obter materiais compósitos com potencialidades para diversas aplicações e propriedades peculiares que os distinguem de outros materiais atualmente utilizados na indústria moveleira; eliminar o desperdício; diminuir gastos com energia na produção de matéria-prima e colaborar com a qualidade de vida transformando o lixo em matéria-prima. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar a possibilidade de utilização de resíduos de madeira juntamente com termoplásticos reciclados, empregando adesivos de uréia-formaldeído para fabricação de painéis termoprensados, para serem utilizados em tampos de gabinetes para cozinha. Com o propósito de avaliar essa possibilidade, para o delineamento, com 28 tratamentos e duas repetições, foram combinados dois tipos de resíduos de madeira — de pinus e de aglomerado — em quatro níveis, sendo 50%, 65%, 80% e 100%; dois tipos de termoplásticos — polietileno de baixa densidade e polipropileno — a 20%, 35% e 50%; e dois níveis de adesivo de uréia-formaldeído, 6% e 9%. Foram produzidas 56 chapas com dimensões aproximadas de 400x400x12mm com densidade final de 0,61 g/cm³. As chapas produzidas, tiveram as suas propriedades físicas e mecânicas determinadas de acordo com a norma NBR 14810-3 (2002) Chapas de madeira aglomerada. Os resultados evidenciaram que: a) a adição de termoplástico nos tratamentos, influenciou negativamente a tração perpendicular; b) as chapas produzidas com resíduos de pinus e polietileno de baixa densidade, independente da mistura empregada, tiveram melhores resultados do módulo de ruptura e módulo de elasticidade; c) os tratamentos com resíduos de pinus e termoplásticos, independente do tipo, tiveram a resistência ao arrancamento de parafuso favorecida; d) a quantidade de termoplástico empregada nos tratamentos influenciou positivamente os resultados de teor de umidade; e) tratamentos com maior porcentagem de termoplástico, tiveram menores valores de teor de umidade, absorção de água e inchamento em espessura e f) uma maior porcentagem de adesivo empregada na fabricação das chapas, 9%, influenciou positivamente a absorção de água, o inchamento em espessura e a resistência à tração perpendicular.
Eco-design e seleção de materiais como ferramentas para o transportation design – estudo de processos.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2003) Botelho, Róber Dias; Câmara, Jairo José Drummond
O desenvolvimento tecnológico, com novos materiais e processos fabris, juntamente com legislações ambientais cada vez mais rigorosas, têm gerado necessidades de conhecimento interdisciplinar, bem como, deprofissionais cada vez mais capacitados. Frente a tal situação, verificou-se uma oportunidade para desenvolvimento de um trabalho de mestrado, Éco-design e seleção de materiais como ferramenta para o transportation design– estudo de processos, na REDEMAT – Rede Temática em Engenharia de Materiais – UFOP/CETEC/UEMG. Objetivando o aperfeiçoamento acadêmico (inclusive com um futuro doutorado), e industrial (aplicação do conhecimento acadêmico na indústria), esse trabalho tem como principal propósito relacionar os conhecimentos de três áreas distintas do conhecimento, porém complementares. As áreas são as seguintes: Design industrialpriorizando os aspectos do Éco-Design voltado ao setor automotivo, os ganhos e impactos positivos que este vem a propor; Engenharia de Materiaisvoltada à Seleção de Materiais no setor produtivo e ao suporte interdisciplinar e Meio Ambiente, este apresenta-se como atributo na otimização dos sistemas produtivos. Neste trabalho o ciclo de vida dos produtos e a relação ecologia e economia destacam-se. O mestrado teve como estudo de caso o desenvolvimento do veículo – Projeto Sabiá 4 – para competições de economia de combustível – Shell Éco-Marathon. Como resultado do trabalho, verifica-se o ganho em performance (redução de peso em 30%) do Sabiá 4 se comparado ao antecessor,o Sabiá 3. Assim, fica evidencia-se a importância de ações multidisciplinares voltadas ao desenvolvimento de novos produtos. Para o Sabiá 5, já em desenvolvimento, houve um avanço ainda maior no conceito, especialmente na forma, e na aplicação de materiais.
Estudo das ligas de prata por espectroscopia de fluorescência de raios-X : a ourivesaria sacra dos séculos XVIII e XIX em Ouro Preto/MG.
(2016) Oliveira, Lorena Gomes Ribeiro de; Câmara, Jairo José Drummond; Neiva, Augusto Câmara; Câmara, Jairo José Drummond
A ourivesaria no Brasil tem sido um tema pouquíssimo investigado, mesmo com um expressivo número de objetos, especialmente de prata, presentes nos acervos das igrejas, dos museus e nas coleções particulares. Sob a perspectiva da Engenharia dos Materiais, existe uma lacuna no que diz respeito à composição das ligas metálicas que eram utilizadas pelos ourives nos séculos XVIII e XIX. Este trabalho buscou esclarecer esta questão para as ligas de prata e produzir dados iniciais para futuras pesquisas. A partir da espectroscopia de fluorescência de raios X (FRX) foi possível identificar e quantificar a composição química elementar presente nas ligas de uma série de objetos litúrgicos (cálices, crucifixos, castiçais, relicários, etc.), datados dos séculos XVIII e XIX, pertencentes ao Museu de Arte Sacra de Ouro Preto. Os resultados obtidos indicaram que os materiais analisados são de alta qualidade, com teores médios de prata superior ao que as fontes históricas costumam atribuir.
Estudo de compósito de fibra de juta e resina vegetal como substituto dos laminados de fibra de vidro na fabricação da carroceria de veículo de rali.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Paiva, Acir Fortunato; Câmara, Jairo José Drummond
Os compósitos de fibra de vidro e resina poliéster (GF) são os mais utilizados hoje na fabricação das carrocerias de veículos de rali, porém, geram riscos ocupacionais e de descarte, que podem ser exemplificados pelas partículas de fibra de vidro em suspensão e a dificuldade de separar a resina da fibra ao final do seu ciclo de vida. Estudou-se um material compósito de bases vegetais, formado pela fibra de juta e resina vegetal proveniente da mamona (JF). Os objetivos foram: substituir o compósito GF pelo JF devido à origem de fontes renováveis, diminuir os impactos de exposição ocupacional e ambientais, incentivar o uso de materiais sustentáveis nesta aplicação e atender aos mínimos esforços de uma carroceria não estrutural. A metodologia adotada foi a análise comparativa com as propriedades dos dois compósitos nas proporções de 30 e 50% em volume de fibras. Com relação aos compósitos GF, chegou-se aos seguintes resultados para os compósitos JF: são, em média, 4,24 ordens de grandeza menos densos; 15,5 ordens de grandeza menos resistentes à tração; 4,3 ordens de grandeza menos resistentes à flexão; 38 ordens de grandeza menos resistentes ao impacto (Izod); apresentaram temperatura mínima de perda de massa de 296,44°C (para a proporção de 50%); quanto a morfologia, apresentaram boa molhabilidade e interação com a matriz, não apresentando desplacamentos como os compósitos GF. Conclui-se que é possível a substituição apenas em locais onde a necessidade de resistência à tração e ao impacto possam ser, em média, e, respectivamente, de 15,5 e 38 ordens de grandeza menores que as resistências dos compósitos GF, necessitando de reforços. Com relação à densidade, resistência à flexão e resistência à temperatura de trabalho na carroceria a substituição é direta.
Materialização de projetos : uma abordagem metodológica.
(2013) Assunção, Rogerio Braga de; Costa, Adilson Rodrigues da; Câmara, Jairo José Drummond
Este artigo argumenta que a seleção de materiais pode dar suporte ao processo de projeto em Arquitetura e Urbanismo. Critica- se a visão que trata a seleção de materiais como apenas complementar a projetos já predefinidos. O artigo argumenta contra o determinismo na seleção de materiais e propõe uma adequação da metodologia de seleção de materiais, de modo a poder informar as decisões no processo de projeto em Arquitetura. A seleção de materiais, que é originária da Engenharia de Materiais, pode se integrar bem a alguns métodos de projeto normalmente empregados por arquitetos e urbanistas. Nessa adaptação da seleção de materiais, adota-se uma abordagem fenomenológica e evolutiva, organizada numa taxonomia dos materiais e técnicas que coincide com a evolução do processo de projetos.
Mineração urbana : avaliação da economicidade da recuperação de componentes ricos em Au a partir de resíduo eletrônico (e-waste).
(2016) Nicolai, Fernanda Nicolle Pinheiro; Lana, Sebastiana Luiza Bragança; Santos, Maria Cecília Loschiavo dos; Lana, Sebastiana Luiza Bragança; Miranda, Carlos Alberto Silva de; Câmara, Jairo José Drummond; Assis, Paulo Santos
O lixo eletrônico (e-waste) é atualmente o resíduo sólido que mais cresce em todo mundo devidos as suas características únicas como obsolescência programada, alta tecnologia e exponencial consumo no mercado mundial, sendo um resíduo que contém mais de 100 substancias extremamente tóxicas a saúde humana e ao meio ambiente. Em contrapartida, contem metais preciosos, economicamente valiosos como o ouro (Au). Estes fatores, dentre outros, motivaram governos mundiais a tomarem medidas de Políticas Públicas em inúmeros países no mundo, sendo que em muitos deles há a proibição de sua exportação. No Brasil a partir de 2014, entrou em vigor a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) mediante a Lei número 12.303/10 regulamentada pelo decreto 7.404/10 na qual o e-waste se adéqua parcialmente ao seu artigo 13 referente aos resíduos sólidos industriais onde todas as empresas produtoras de aparelhos eletroeletrônicos devem ser responsáveis pelo ciclo de vida de seus produtos; entretanto havendo ainda a necessidade de ser incluída uma regulamentação especifica quanto a sua especificação, produção, seu descarte e etc. A recuperação do Au a partir do e-waste também podendo ser chamada de Logística Reversa (LR) se faz uma medida de suma importância ambiental e comercial, atribuindo apenas benefícios a todos os atores envolvidos. Porém sabe-se que a maior parte deste resíduo ainda é exportado no Brasil. Esta pesquisa visou a comprovação da economicidade quanto a recuperação do Au a partir de componentes contendo Au visível de placas-mãe de computadores, Placas de Circuito Impresso (PCI) e de placas de celular, através da aplicação de processos termo-mecânicos e manuais e hidrometalúrgicos por extração com o solvente orgânico metil isobutil cetona (MIBK), incentivando futuros empresários a aderirem à excelente ideia da mineração urbana. Nos pinos encontrados em conectores e slots conectores (placas PCI e placas-mãe) estão presentes diversos metais de importância econômica, além do Au, incluindo o Sn. Soldas com ligas constituídas de Pb/Sn e/ou Sn/Ag/Cu devem ser previamente segregadas antes da separação dos pinos de seus encapsulamentos poliméricos, evitando a contaminação do Au na etapa subsequente de reações hidrometalúrgicas, bem como, as deposições de Sn e Fe das placas de celular. As classificações das matérias-primas por MEV e EDX se apresentaram bastante complexas devido às mais variadas geometrias de deposição de Au. De acordo com os resultados do EDX, após as lixiviações ácidas e filtrações, os seguintes resultados foram considerados: para as bordas das placas PCI (flocos de Au) com 960 000ppm ou 96,0%, para os pinos (amostras LARPB e LARPM) – 10ppm ou 0,001% e para as placas de celular (amostra LARPC) - 180ppm ou 0,018% de Au. O rendimento da recuperação do Au de bordas conectoras de 514% que foi considerado satisfatório. O rendimento da recuperação do Au a partir dos pinos (5,72%) foi considerado insatisfatório, mesmo que, ainda, houve algum rendimento. O rendimento da recuperação do Au a partir de placas de celular também foi considerado, de um certo modo, insatisfatório (5,72%) devidos às contaminações que ocorreram e que não foram possíveis de serem separadas, requerendo novos estudos quanto à proporção ideal do solvente orgânico MIKB para a separação do Sn e do Fe do Au. A recuperação do Au a partir das bordas conectoras das placas PCI se mostrou economicamente lucrativa.
Modelagem matemática de indicadores subjetivos preditivos para auxílio na seleção de materiais em projetos de produtos industriais.
(2016) Ferreira, Eliana de Carvalho; Câmara, Jairo José Drummond; Souza, Caissa Veloso e; Engler, Rita de Castro
Os desafios mercadológicos contemporâneos, movidos pelas necessidades de uma sociedade ativa, globalizada e conhecedora de suas demandas, atribuem às áreas de engenharia e design um aprofundamento em soluções nas etapas de projetos de produtos industriais. Pesquisas de soluções em materiais sempre estiveram na ponta do primor tecnológico e inovador, contribuindo sobremaneira na formação de vetores para áreas industriais e de serviços. Tais vetores se tornam chaves das economias, otimizadores de processos de produção, além da geração de subsídios de projetos; mais especificamente nas etapas iniciais, quando da formulação de soluções de viabilidade funcional, de qualidade e de usabilidade do produto acabado. Porém, a dinâmica dessa demanda contemporânea exige assertividade na implementação de soluções em projetos, fazendo com que os projetistas se atentem em múltiplos critérios quando da etapa de seleção de materiais. Buscou-se portanto com essa pesquisa, contribuir para o reconhecimento desses critérios, utilizando-se de variáveis subjetivas extraídas das observações dos indivíduos quando em contato (ou uso) de um produto industrial. O objetivo foi modelar matematicamente tais variáveis, gerando indicadores preditivos para auxílio na seleção de materiais em projetos de produtos industriais. As hipóteses que sustentaram a pesquisa foram testadas através de duas metodologias de modelagem matemática, sendo a Regressão Linear Múltipla e as Redes Neurais Artificiais. Pelos resultados, pôde-se concluir que ambos os métodos são passíveis de uso para fins de análises subjetivas para soluções de projetos. Porém, o diferencial esteve na potencialidade de se atribuir a formulação matemática gerada em projetos novos, e diversificados, parametrizando-os por estimadores com capacidade de explicação.
Plano operacional para fabricação de pastilhas de vidro soda-cal contendo resíduos derivados dos processos de pintura eletrostática e indústria galvânica.
(2016) Félix, André Fonseca; Lana, Sebastiana Luiza Bragança; Mohallem, Nelcy Della Santina; Lana, Sebastiana Luiza Bragança; Fonseca, Flávio Magno de Carvalho; Leite, Wanderson de Oliveira; Câmara, Jairo José Drummond; Mohallem, Nelcy Della Santina
Um plano operacional contendo estudo de viabilidade econômica e técnica para fabricação de pastilhas para revestimento de uso na construção civil foi sugerido. As pastilhas foram fabricadas com matéria-prima 100% reciclável, composta por um sistema contendo uma fase formada por vidro soda-cal em tamanhos próximos a 3 mm, e outra fase formada por pós de resíduos perigosos das indústrias galvânicas e das indústrias de pintura eletrostática. Três grupos de pastilhas foram estudados: a) grupo SL01 contendo resíduos de banhos crômicos oriundos do tratamento galvânico, b) grupo SL02 contendo resíduos de banhos de zinco eletrolítico, também oriundo de tratamento galvânico e c) grupo SL03 contendo resíduos dos banhos de fosfato da indústria de pintura eletrostática. Os resíduos de cada grupo foram misturados ao vidro na quantidade de 0, 10, 20, 30, 40 e 50% do peso final da pastilha sem resíduo, que foi de 14 gr. O processo de fabricação da pastilha ocorreu por mistura, moldagem e compactação em prensa hidráulica com pressão de 110 kgf/cm², tempo de prensagem de 15 segundos. As pastilhas moldadas foram tratadas termicamente em forno elétrico resistivo nas temperaturas de 300 ºC, 600 ºC, 700 ºC, 800 ºC e 900 ºC por 7 horas. As matérias-primas foram caracterizadas por FRX (Fluorescência de raios x) e o potencial de contaminação por ICP-AES (Espectroscopia de Emissão Atômica com Plasma Indutivamente Acoplado). A eficiência da retenção dos resíduos perigosos na matriz vítrea foi constatada por meio de ICPAES. As pastilhas apresentaram resistência mecânica analisada por ensaio de dureza (HV). A morfologia da superfície das pastilhas foi verificada por MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura obtida em Microscópio). A composição qualitativa das pastilhas foi verificada por EDS (Espectrometria por Dispersão de Energia). A análise estatística foi utilizada para auxiliar na definição da pastilha que contivesse maior dureza, maior carga de resíduo, menor temperatura de tratamento e menor contaminação no meio ambiente, especificamente da água. Pastilhas contendo 20% de resíduos encapsulados do grupo SL01 e SL03, tratadas a 700 ºC, foram definidas para fabricação em escala industrial.
Produção e caracterização de compósitos poliméricos Poli (hidroxibutirato) (PHB) / Cloisite® 30B com aditivos plastificantes.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede em Engenharia de materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Mottin, Artur Caron; Câmara, Jairo José Drummond
Neste trabalho foi desenvolvida e caracterizada a aplicação de plastificantes nos compósitos de Poli(hidroxibutirato) (PHB) com cargas de argila montmorilonita organofílica Cloisite 30B® em concentrações de 0,1, 1 e 3 % em peso. Os plastificantes utilizados foram Polietileno Glicol (PEG), Glicerol Etoxilado, Hexadecano, Óleo de Mamona Glicidil Éter, Óleo de Soja Epoxidado Acrilato e Dodecanodiol. As propriedades físico-químicas das composições estudadas foram analisadas através de ensaio de tração (ASTM 638), espectrometria de absorção na região do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA), microscopia óptica (MO) e análise de micrografias em microscópio eletrônico de varredura (MEV). Os resultados indicaram que a presença dos plastificantes influencia diretamente na cristalinidade e na velocidade de cristalização da matriz de PHB. A exsudação dos plastificantes ocorreu acima de concentrações de 20% em massa, sendo possível visualizar no microscópio ótico as gotículas de plastificante sobre os esferulitos de PHB. A adição de plastificantes na matriz de PHB causou movimentos de deslizamento dos planos cristalinos do PHB, travando estes movimentos com a adição de 0,1 e 1% de Cloisite® 30B. A adição de 3% de Cloisite® 30B não causou o travamento do movimento de discordância da fase amorfo-cristalina do PHB. A presença da montmorilonita modificada (Cloisite® 30B) aumentou a estabilidade térmica do PHB, no entanto, a presença do surfactante utilizado no processo de modificação da argila provocou o aparecimento de um segundo pico do gráfico da análise térmica diferencial (DTA).
Reuso industrial de têxteis como alternativa sustentável.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto, 2011) Sobreira, Maria Adircila Starling; Câmara, Jairo José Drummond
O setor de moda apresenta alta produção, consumo e descarte de seus artigos, o que gera grande impacto ambiental. A fim de minimizar tais impactos, o reuso de matérias-primas pode se apresentar como alternativa sustentável, uma vez que o descarte de moda acontece por obsolescência programada, não por fim da vida útil dos materiais. O objetivo deste trabalho é analisar se o tecido 100% algodão tem propriedades físicas adequadas para ser reempregado no mercado de moda após diversos ciclos de lavagem doméstica. Foram feitas análises comparativas da resistência à tração, resistência ao rasgo, resistência da costura à tração (esgarçamento), tendência a formação de pilling e ensaios colorimétricos em tecidos nas cores preta, cáqui e estampado xadrez, em tecidos novos e gradualmente desgastados por lavagens. A pesquisa pôde mostrar que o reuso é viável, observando-se algumas ressalvas relativas à perda de resistência e à descoloração do tecido. ainda apresentadas possibilidades de reuso baseadas nos conceitos de design de sistemas para sustentabilidade.
Seleção de materiais no design e indústria náuticos.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2003) Galante, Henrique Augusto; Câmara, Jairo José Drummond
A pesquisa visa entender os processos que se dão, quando da seleção de materiais em um projeto náutico. Para as diversas aplicações que são utilizadas em embarcações particulares. Em barcos de pesca, o material empregado é o alumínio. Quando se trata de veleiros e lanchas de recreio, a fibra de vidro é o material mais utilizado. E por fim, em barcos maiores, acima de 20m, o material mais usado é o aço e o alumínio. Uma vez que á possível que cada material citado cumpra, de modo plenamente satisfatório, cada aplicação mencionada, desde que receba o tratamento adequado, por que existe uma certa hierarquia no emprego desses materiais? Para melhor compreensão desse fenômeno, a metodologia aplicada se dará no estudo dessa indústria, através das seguintes ferramentas: utilização de revistas especializadas, destinadas ao público em geral, Internet e acompanhamento, como estudo de caso, da produção de barcos de alumínio, num estaleiro. Além do universo que cerca esse tipo de veículo, ferramentas como a Análise de Valor e a Seleção de Materiais, serão utilizadas para compreender como se dão as escolhas de materiais, num projeto naval. Do acompanhamento da referida produção, serão elaboradas propostas de design, de acordo com suas características de produção e de produto. Essas propostas também levarão em conta, o planejamento estratégico da empresa para curto,médio e longo prazos. Dessas propostas, também será elaborado um modelo em escala, para que haja menhor entendimento sobre as soluções apresentadas.
Simulação do processo de sopro de garrafas de poli(tereftalato de etileno) a partir de pré-formas disponíveis através do método de elementos finitos.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Miranda, Carlos Alberto Silva de; Câmara, Jairo José Drummond
Estudo do sopro de garrafas de poli(tereftalato de etileno) através do processo de injeção e sopro, utilizando softwares de modelamento e simulações e a análise pelo método de elementos finitos, visando a uma melhor adequação do projeto de frascos desse material e a redução de peso. O estudo foi conduzido a partir de pré-formas existentes e com foco no processo de dimensionamento dos frascos, abordagem cuja bibliografia disponível é escassa ou mesmo inexistente. Para tanto, foi executado extenso levantamento bibliográfico dos fatores limitadores, relacionados às proporções pré-forma/garrafa e critérios de qualidade aplicáveis ao processo de design, bem como o levantamento e o delineamento das variáveis de processo a serem consideradas no dimensionamento de garrafas e frascos de PET obtidos através desta tecnologia. Foi executado o projeto de um frasco, considerando os limites estabelecidos e a redução de peso, considerando a seleção de matéria-prima disponível no mercado regional. Foram aplicados e validados softwares de modelação paramétrica e análise via método de elementos finitos, os quais possibilitaram a simulação do processo de sopro a partir das entradas de dados referentes às variáveis de processo indicadas na pesquisa bibliográfica. Utilizando essa abordagem, foram feitas simulações do processo de sopro e das solicitações mecânicas relacionadas à aplicação, com a finalidade de avaliar a eficiência do design das embalagens e permitir um dimensionamento correto e eficiente dos frascos. Os dados obtidos nas simulações foram verificados através da fabricação de protótipos, utilizando o mesmo material, pré-forma e dados de processo considerados no ambiente virtual. Os impactos econômicos, culturais e sociais dessa possível redução são discutidos, tendo em vista o papel dos empreendimentos industriais de pequeno porte, os quais poderão se beneficiar dos resultados deste estudo. Os resultados obtidos indicam a viabilidade de se produzir frascos de 500 mL destinados a bebidas carbonatadas a partir de pré-formas de 18 gramas, com redução de até 21% do peso das embalagens, mantendo-se o padrão de gargalo de 28 mm.