Estudo do efeito da remoção de graxa nas propriedades das juntas homocinéticas de poliéter-éster

Nesta dissertação, foi estudado o processo de remoção de graxa lubrificante, que estava untada em mangas das juntas homocinéticas de poliéteréster (Hytrel e Arnitel) com solventes. A proposta seria remover esta graxa com solventes e reutilizar as mangas novamente nas juntas homocinéticas, para diminuir o impacto ambiental. Para a limpeza das mangas, os solventes deveriam atender às exigências de máxima capacidade de remoção da graxa, mínima agressão às mangas e compatibilidade com as normas ambientais vigentes. Inicialmente, para a caracterização dos polímeros foram utilizadas as técnicas de análise térmica (TGA, DSC e DMA), e espectroscopia no infravermelho (IR); para os solventes foi utilizada a cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa (CG/MSD), e para as graxas, o IR. A partir dos ensaios de inchamento dos solventes nos polímeros foram selecionados os três solventes (Solbrax-Eco 145/210, Siderclean 53 e Renotest LM) nos quais as graxas apresentavam maior solubilidade. Numa segunda etapa, estudaram-se as condições nas quais os solventes alterariam as propriedades dos polímeros através dos ensaios térmicos (TGA, DSC e DMA) e mecânicos (ensaio de tração e dureza). A partir do DSC obteve-se a Tm, Tc e o percentual de cristalinidade dos polímeros puros e dos polímeros imersos nos três solventes. Através do DMA, obteve-se o módulo de armazenamento (E’), módulo de perda (E”) e a tangente de perda (tan d) dos polímeros puros e dos polímeros imersos nos solventes (2, 5 e 9 dias). Baseado nos ensaios de tração dos polímeros puros e imersos nos solventes, estudou-se a tensão e o alongamento na ruptura, o módulo de elasticidade, e a força máxima até a ruptura. Concluiu-se, a partir dos ensaios térmicos, que os solventes atuam como plastificantes nos polímeros, alterando fortemente o seu comportamento térmico, dinâmico-mecânica e mecânico. À medida que o tempo de imersão dos polímeros nos solventes aumenta, uma maior quantidade de solvente é incorporada nos polímeros e a região da temperatura de transição vítrea e a tan d das amostras deslocam-se progressivamente para temperaturas mais baixas. Foi igualmente observada uma diminuição do módulo de elasticidade dos polímeros após a imersão nos solventes.

Um modelo para configuração de produtos oferecidos em um ambiente de customização em massa

A Customização em massa é um conceito emergente na indústria orientada a fornecer produtos e serviços customizados através de processos flexíveis, em grandes volumes e a custos razoavelmente baixos. A customização de produtos é uma estratégia chave para conseguir a satisfação do cliente com produtos exclusivos e preços razoáveis. Este trabalho de tese propõe um modelo de customização de produtos para facilitar o projeto e colaboração do cliente no processo de selecionar a configuração de um produto. O modelo integra as técnicas de modelagem orientada a objetos, análise de decisão multi-atributo e programação linear inteira. O objetivo do modelo é dar suporte à customização de produtos/serviços, em que as escolhas do cliente são gerenciadas pela relevância relativa de um conjunto de atributos sobre um conjunto de combinações de componentes oferecidas pela empresa, e com a limitação de restrições técnicas, estéticas e financeiras, que definem interativamente projetistas e consumidores. A integração das técnicas resulta em uma representação do processo de configuração que considera, simultaneamente, a abordagem técnica, explícita e objetiva dos projetistas e a abordagem baseada em intenções e preferências do consumidor. Com o modelo desenvolvido, o cliente pode definir regras e fornecer informação que pode ser utilizada para representar o conhecimento tácito em um modelo de programação linear que otimiza a sua utilidade específica. O modelo computacional é capaz de implementar o processo cognitivo que caracteriza a configuração de produtos em um ambiente de customização em massa de forma explícita, dinâmica e flexível. Experimentos foram realizados para exemplificar como é utilizado o programa e um estudo de caso foi desenvolvido para validar o modelo.

Cimento ósseo de fosfato tricálcio : síntese e influência de aditivos na sua injetabilidade

Cimentos ósseos são materiais desenvolvidos há aproximadamente uma década para aplicações biomédicas. Um cimento deste tipo pode ser preparado misturando um sal de fosfato de cálcio com uma solução aquosa para que se forme uma pasta que possa reagir à temperatura corporal dando lugar a um precipitado que contenha hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(OH)2]. A similaridade química e morfológica entre este biomaterial e a parte mineral dos tecidos ósseos permite a osteocondução, sendo o cimento substituído por tecido ósseo novo com o tempo e com a vantagem de não desencadear rejeição. Estes cimentos são usados principalmente para as operações de preenchimento ósseo, que requer operações cirúrgicas extremamente invasivas. O desafio atual é colocar este biomaterial no local de enxerto pelo método menos agressivo possível. A inovação consiste em formular composição de cimento ósseo injetável pela incorporação de aditivos. No entanto, propriedades como reduzido tempo de cura, limitada dissolução em meio líquido e resistência mecânica adequada ao local do enxerto devem ser preservadas. Neste estudo, foram abordados oito diferentes aditivos que foram incorporados ao fosfato tricálcico [Ca3(PO4)2] sintetizado, juntamente com a solução do acelerador de cura (2,5%massa de Na2HPO4 dissolvido em água destilada): CMC (carboximetilcelulose), polímero de AGAR (polissacarídeo de algas vermelhas), alginato de sódio, quitosana (fibra natural derivada da quitina), pirofosfato de sódio, lignosulfonato de sódio (polissacarídeo de algas marrons), glicerina e ácido láctico nas concentrações 0,4%; 0,8%; 1,6%; 3,2%; 6,4% em massa. Os resultados demonstraram que foi possível obter composições de cimento de fosfato de cálcio injetáveis para uso biomédico. Constatou-se uma relação de proporcionalidade direta entre a injetabilidade do cimento e tempo de injeção, sendo a injetabilidade dependente do comportamento reológico das pastas. Todas formulações testadas seguiram a mesma tendência de redução da resistência mecânica à compressão e aumento da porosidade com o aumento da quantidade de aditivo incorporado. Verificou-se que as formulações com 1,6% de carboxi-metil-celulose, 1,6% de AGAR e 0,8% de alginato de sódio, permitiram a obtenção de uma viscosidade suficiente para uma boa homogeneização e injeção, apresentando ao final da cura resistência mecânica à compressão semelhante ao do osso esponjoso.

Análise de escoamentos incompressíveis utilizando simulação de grandes escalas e adaptação de malhas

No presente estudo, são apresentadas soluções numéricas de problemas de Engenharia, na área de Dinâmica dos Fluidos Computacional, envolvendo fluidos viscosos, em escoamentos incompressíveis, isotérmicos e não isotérmicos, em regime laminar e turbulento, podendo envolver transporte de massa. Os principais objetivos deste trabalho são a formulação e a aplicação de uma estratégia de adaptação automática de malhas e a inclusão de modelos de viscosidade turbulenta, integrados com um algoritmo utilizado para simular escoamentos de fluidos viscosos bi e tridimensionais, no contexto de malhas não estruturadas. O estudo é dirigido no sentido de aumentar o conhecimento a respeito das estruturas de escoamentos turbulentos e de estudar os efeitos físicos no transporte de quantidades escalares propiciando, através de técnicas de adaptação automática de malhas, a obtenção de soluções numéricas precisas a um custo computacional otimizado. As equações de conservação de massa, de balanço de quantidade de movimento e de quantidade escalar filtradas são utilizadas para simular as grandes escalas de escoamentos turbulentos e, para representar as escalas submalha, são utilizados dois modelos de viscosidade turbulenta: o modelo de Smagorinsky clássico e o modelo dinâmico. Para obter soluções numéricas com precisão, é desenvolvida e implementada uma estratégia de adaptação automática de malhas, a qual é realizada simultaneamente e interativamente com a obtenção da solução. O estudo do comportamento da solução numérica é fundamentado em indicadores de erro, com o propósito de mapear as regiões onde certos fenômenos físicos do escoamento ocorrem com maior intensidade e de aplicar nestas regiões um esquema de adaptação de malhas. A adaptação é constituída por processos de refinamento/desrefinamento e por um processo de suavização laplaciana. Os procedimentos para a implementação dos modelos de viscosidade turbulenta e a estratégia de adaptação automática de malhas são incorporados ao código computacional de elementos finitos tridimensionais, o qual utiliza elementos tetraédricos lineares. Aplicações de escoamentos de fluidos viscosos, incompressíveis, isotérmicos e não isotérmicos em regime laminar e turbulento são simuladas e os resultados são apresentados e comparados com os obtidos numérica ou experimentalmente por outros autores.

Redução do impacto ambiental da escória de obtenção de chumbo por via secundária

O processo de produção de chumbo, a partir da reciclagem de baterias ácido-chumbo, gera uma grande quantidade de resíduo sólido durante a etapa de fundição, quando, então, o chumbo é recuperado na sua forma metálica. As impurezas presentes nas matérias-primas, juntamente com outros materiais adicionados para promover as reações necessárias ao referido processo, formam a escória proveniente de fornos de fundição de chumbo. Essa escória é um resíduo de alta alcalinidade, sendo essencialmente constituída de ferro, e com concentrações menores de enxofre, sódio e chumbo. Outros metais, que estão como impurezas nas matérias-primas, também são encontrados em pequenas concentrações. Por ser o resíduo de maior geração na indústria de reciclagem de baterias, em torno de 15 a 30% em massa do material que entra no forno de redução forma a escória, ter um alto custo econômico e representar um grande passivo ambiental relacionado à sua geração e disposição final, a escória é estudada neste trabalho. O objetivo geral desta pesquisa é o estudo da possibilidade de minimização do impacto ambiental ocasionado pela geração desta escória, focando-se tanto na minimização da sua geração, quanto da sua periculosidade em relação à norma brasileira NBR 10004 para a classificação de resíduos sólidos. A primeira etapa do trabalho constituiu-se da caracterização do resíduo quanto à sua composição química, efeito ambiental, composição mineralógica e estrutural. A caracterização química do resíduo envolveu a sua análise por espectrometria de emissão atômica; a caracterização quanto ao efeito ambiental envolveu ensaios de lixiviação e solubilização e análise do pH; a caracterização mineralógica foi feita por meio da difração de raios X e a caracterização estrutural foi realizada por microscopia eletrônica de varredura. Após, foram verificadas as condições operacionais do processo com o propósito de identificar possíveis modificações no mesmo. Paralelamente, partiu-se para a sua simulação no aplicativo FactSage versão 5.3.1, na qual foram modificadas as condições operacionais do processo para um melhor entendimento do mesmo e verificação do seu comportamento na busca dos dois objetivos principais do trabalho. Nesta etapa, observou-se que a adição de ferro poderia ser minimizada para gerar menos resíduo e as adições de carbonato de sódio e carbono sólido poderiam ser otimizadas para melhorar as características do extrato lixiviado do resíduo gerado. Finalmente, na etapa de melhoria do processo, buscou-se implementar novas condições operacionais nos fornos industriais e verificar o seu efeito nas características do resíduo gerado. Os resultados mostraram que é possível uma redução da geração de resíduo através da minimização da adição de ferro à carga do forno rotativo até um certo ponto, a partir do qual problemas operacionais começam a ocorrer. A minimização da periculosidade do resíduo também é possível pela otimização das adições de carbonato de sódio e carbono sólido à carga.

Avaliação da ingestão de cálcio em pacientes com urolitíase

A litíase renal é uma doença comum, com prevalência estimada em 5 a 10% da população. Sua etiopatogenia é multifatorial, com a participação de fatores genéticos, nutricionais, sócio-econômicos, ambientais, metabólicos, anatômicos e infecciosos. A dieta tem papel relevante na formação e crescimento de cálculos renais. O objetivo deste estudo foi avaliar o perfil alimentar, principalmente a ingestão de cálcio, dos pacientes com litíase em atendimento ambulatorial. Foram avaliados 37 pacientes litiásicos (17M/20F, 46 ± 11 anos) e 45 controles (20M/25F, 44 ± 13 anos). Os litiásicos apresentaram média de Índice de massa corporal (IMC) maior que os controles (26 ± 4 vs 24 ± 3 kg/m2, P= 0,01). Foi utilizado o método de registro alimentar de quatro dias, incluindo três dias da semana e um domingo. Observou-se uma ingestão significativamente maior entre os controles quanto a calorias totais, kcal/kg de peso atual/dia, proteínas/kg de peso atual/dia, lipídios totais, percentual do valor calórico total em lipídios e cálcio (582±229 vs 949±480mg/dia). Desmembrando o registro alimentar de quatro dias, observou-se diferença significativa quanto a ingestão de cálcio tanto nos dias referentes à semana (608±289 vs 951±465mg/dia, P<0,001) quanto no domingo (556±276 vs 947±553mg/dia, P<0,001), entre casos e controles, respectivamente. Através da análise da regressão linear múltipla, corrigindo para IMC, renda, idade e sexo, observou-se maior ingestão de cálcio no grupo controle, nos registros alimentares estudados (P< 0,02). Em conclusão, os resultados do presente estudo mostram que, na amostra estudada, os pacientes litiásicos ingerem uma menor quantidade de cálcio que os indivíduos normais, tanto no registro alimentar de quatro dias, três dias e no domingo, podendo contribuir como mais um fator de risco para o desenvolvimento da urolitíase.

Estudo de um modelo convectivo-difusivo-reativo em combustão no método de elementos finitos

Neste trabalho, apresenta-se um estudo numérico de um modelo convectivo-difusivo-reativo em combustão baseado no Método de Elementos Finitos. Primeiramente, apresenta-se o desenvolvimento das equações de balanço (quantidade de movimento, massa, espécie e energia) que modelam um processo de mistura molecular e reação química, irreversível, de passo único e exotérmica entre duas espécies químicas F (Combustível) e O (Oxidante). Tais espécies reagem e formam um produto P, conforme vFF +vOO ! vPP + calor, onde vF , vO e vP são os coeficientes estequiométricos molares. No modelo, considera-se que a reação é de primeira ordem com respeito a cada um dos reagentes e que a taxa de reação específica segue a cinética de Arrhenius. Em seguida, o modelo é estudado numericamente considerando-se um domínio retangular e condições de contorno do tipo Neumann. Tanto a Técnica das Diferenças Finitas como a Técnica de Elementos Finitos são utilizadas na discretização espacial das equações do modelo. Para a integração no tempo, utiliza-se a método de Runge-Kutta simplificado de três estágios. Os diferentes códigos computacionais obtidos, tanto pela Técnica de Diferenças Finitas como de Elementos Finitos, são comparados frente ao problema de interesse. Observa-se que ambas as técnicas apresentam resultados equivalentes. Além disso, os códigos desenvolvidos são robustos (capazes de lidar com vários conjuntos de parâmetros), de baixo custo e precisos. Por fim, apresenta-se uma revisão do trabalho de Zavaleta [48], no qual obtem-se uma estimativa local do erro na aproximação do problema estudado pela Técnica de Elementos Finitos.

Crescimento somático, aptidão física relacionada à saúde e estilo de vida de escolares de 10 a 14 anos: um estudo longitudinal

O acompanhamento do crescimento somático, da aptidão física e do estilo de vida de crianças e adolescentes, bem como a interação entre estas variáveis, geram preciosas informações para profissionais que atuam na área da educação física e esportes. Diante disto, o objetivo geral deste trabalho é descrever o desenvolvimento do crescimento somático, da aptidão física relacionada à saúde (ApFRS) e do estilo de vida de escolares acompanhados dos 10 aos 14 anos de idade. Os sujeitos do estudo foram 70 escolares (35 meninos e 35 meninas) acompanhados dos 10 aos 14 anos de idade. A pesquisa se caracteriza como descritiva de desenvolvimento com corte longitudinal. Para o crescimento somático foram analisados a estatura (EST) e a massa corporal (MC). Para a análise da ApFRS foram medidas a aptidão cardiorrespiratória -ApCard- (testes de corrida/caminhada de 9 minutos), a composição corporal (índice de massa corporal -IMC-, somatório de dobras cutâneas tricipital e subescapular -ΣDC Trí + Sub-, percentual de gordura -%G-, massa gorda -MG- e massa magra -MM-), a força/resistência muscular -F/Rmusc- (número de abdominais em um minuto), e a flexibilidade -FLEX- (sentar e alcançar). Para identificar o estilo de vida foi utilizado o questionário estilo de vida na infância e adolescência (EVIA). Para a análise criterial dos componentes da ApFRS, foram utilizados os critérios de saúde propostos pelo Projeto Esporte Brasil, sendo que para o ΣDC Trí + Sub foi utilizado o critério sugerido pelo Physical Best. Para a descrição dos dados foram utilizadas a média, desvio padrão e valores percentuais. Para inferir sobre os dados foram utilizadas a análise de variância (ANOVA) para dados repetidos, seguida de Post hoc de Bonferroni e o teste “t” de student para amostras repitidas (diferenças entre as idades), o teste “t” de student para amostras independentes (diferenças entre os sexos), o teste Qui-Quadrado (associações entre variáveis em escala ordinal e nominal), o teste de correlação de Spearman (relação entre variáveis em escala ordinal e de razão), o teste de correlação de Pearson (relação entre variáveis em escala de razão), e a análise de regressão múltipla stepwise (influência da idade e das variáveis antropométricas nos componentes motores da ApFRS). O nível de significância adotado foi de 5%. Para todas as análises estatísticas foi utilizado o programa estatístico SPSS for Windows 10.0. Como principais resultados, observamos que o crescimento somático, a ApCard, a F/Rmusc, IMC, e a MM tiveram padrão de desenvolvimento crescente dos 10 para os 14 anos nos dois sexos. O ΣDC Trí + Sub, o %G, e a MG apresentaram um desenvolvimento crescente dos 10 para os 14 anos nas meninas e praticamente estável nos meninos. A FLEX apresentou um padrão ondulatório de desenvolvimento dos 10 para os 14 anos nos dois sexos, com maiores oscilações nas meninas. De maneira geral, os meninos tiveram maiores médias que as meninas na EST, na MC, na ApCard, na MM, e na F/Rmusc, enquanto as meninas foram superiores no ΣDC Trí + Sub, no %G, na MG, e na FLEX. Na maioria destas variáveis as diferenças eram sutis até os 12 anos, se intensificando nas idades posteriores. O IMC foi a única variável que apresentou valores médios próximos para os dois sexos ao longo dos cinco anos de estudo. O pico de velocidade (PV) em crescimento ocorreu dos 10 para os 11 anos nas meninas e dois anos depois para os meninos. O PV nos componentes da ApFRS, em geral, foram no mesmo período ou próximos ao período na qual ocorreu o PV em crescimento. Quanto ao atendimento aos critérios de saúde, observamos que ao longo dos cinco anos de estudo, uma grande parcela dos escolares foram classificados fora das zonas saudáveis, com valores superiores a 50% em alguns testes em algumas idades. O estilo de vida dos escolares apresentou fortes características de sedentarismo, com atividades que necessitam de esforço físico sendo preteridas por atividades que não exigem movimentações corporais, sendo estas características mais evidentes nas meninas. Quanto a influência da idade e de variáveis antropométricas nos componentes motores da ApFRS, observamos que a idades e as variáveis ligadas à quantidade de gordura corporal são aquelas que melhor explicam a variação dos resultados da ApCar e da F/Rmusc em meninos e meninas. A FLEX por outro lado, parece ser pouco influenciada por estas variáveis. Em relação à associação entre o estilo de vida e a ApFRS, percebemos que indivíduos com hábitos mais ativos tendem a ter melhores níveis de ApFRS,e que por outro lado, indivíduos com hábitos de vida mais sedentários estão mais propensos a terem valores mais baixos nos componentes motores da ApFRS, e mais altos nos componentes associados à quantidade de gordura corporal.

Recuperação do cromo contido nas cinzas provenientes da incineração de resíduos sólidos das indústrias coureira e calçadista visando a obtenção de cromato de sódio (VI)

O processo de transformação da pele em couro envolve uma seqüência complexa de reações químicas e processos mecânicos, no qual o curtimento representa fundamental estágio, por propiciar à pele características como qualidade, estabilidade hidrotérmica e excelentes propriedades para uso. O sulfato básico de cromo trivalente é o agente curtente predominantemente empregado no curtimento de peles em todo o mundo. É produzido a partir do cromato de sódio, industrialmente obtido do minério de cromo. Consideráveis quantidades de resíduos sólidos contendo cromo são geradas pelas indústrias coureira e calçadista. Estes resíduos tem sido motivo de preocupação constante, uma vez que são considerados perigosos devido a presença do cromo. O processo de incineração destes resíduos é uma importante alternativa a ser considerada, em decorrência de suas características de redução de massa, volume e possibilidade de aproveitamento da energia térmica dos gases de combustão. O processo de incineração dos resíduos das indústrias coureira e calçadista dá origem a cinzas contendo cerca de 40% de cromo que pode ser submetida a um processo de recuperação. Este trabalho apresenta os resultados da pesquisa sobre a utilização das cinzas, provenientes da incineração dos resíduos sólidos da indústria coureira e da indústria calçadista, para a produção de cromato de sódio(VI). No processo de planejamento e de condução dos experimentos foram utilizadas as técnicas de Planejamento Fatorial 2k, Metodologia de Superfície de Resposta e Análise de Variância na avaliação da produção de cromato de sódio(VI). Os fatores investigados foram: temperatura, taxa de aquecimento, tempo de reação, vazão de ar e quantidade de dolomita. A partir das variáveis selecionadas identificaram-se como parâmetros importantes a temperatura e a taxa de aquecimento. As superfícies de resposta tridimensionais obtidas a partir dos modelos de segunda ordem ajustados aos dados experimentais, apresentaram o comportamento do efeito conjugado dos fatores temperatura e taxa de aquecimento sobre a variável resposta grau de oxidação, desde a temperatura de inicio da reação química até a temperatura limite utilizada industrialmente. As condições de operação do processo de produção de cromato de sódio(VI) foram otimizadas. Os níveis ótimos dos fatores de controle aplicados as cinzas dos resíduos da indústria calçadista, geradas em uma planta piloto com incinerador de leito fixo, com tecnologia de gaseificação e combustão combinadas, apresentaram um grau de oxidação superior a 96% para as cinzas coletadas no ciclone e de 99,5% para as cinzas coletas no reator de gaseificação. Os resíduos sólidos, as cinzas e o produto de reação foram caracterizados por análises químicas, fluorescência de raio-X, microscopia eletrônica de varredura e difração de raio-X.