Desenvolvimento da técnica para determinação dos parâmetros térmicos de contorno aplicados ao projeto de peças forjadas

O presente trabalho descreve os resultados da pesquisa que tem por objetivo a determinação de parâmetros térmicos de um corpo sólido: o valor médio da emissividade total e o coeficiente médio de transferência de calor por convecção. Foi desenvolvido o modelo matemático do processo de resfriamento de um corpo forjado. Foram examinados os métodos da determinação dos parâmetros mencionados, que estão descritos na literatura, e também foram analisadas as possibilidades de aproveitá-los no processo de forjamento. No meio de métodos analisados, o método do Instituto IBF (Institut für Bildsame Formgebung, IBF, RWTH, Aachen, Alemanha), foi considerado o mais apropriado tendo a metodologia deste trabalho seguindo a mesma sistemática. Aproveitando a metodologia do IBF para a determinação dos parâmetros térmicos mencionados e o modelo matemático do resfriamento de um corpo forjado, foi desenvolvida uma nova técnica para determinar o valor médio da emissividade total e o coeficiente médio de transferência de calor por convecção de um corpo sólido. Os materiais analisados foram o aço ABNT 1045 e a liga de alumínio AA 6061. Foram feitas as comparações dos resultados obtidos pela técnica desenvolvida com o método do IBF.

Estudo de caracterização e avaliação da influência do tempo na redução carbotérmica do pó de aciaria elétrica

O pó de aciaria elétrica (PAE) é um resíduo sólido gerado na coleta do material particulado no processo de fabricação do aço em forno elétrico a arco. A classificação segundo norma NBR 10004 para o mesmo é classe I – Perigoso, porque apresenta metais pesados (chumbo e cádmio) em sua constituição, que lixiviam em água excedendo os limites máximos estabelecidos por esta norma. Os elementos ferro e zinco são os constituintes majoritários presentes no PAE. O conhecimento da forma como estes elementos estão combinados é de suma importância antes do estudo de novas tecnologias para processamento do resíduo. Este trabalho teve como objetivos principais caracterizar química, física, estrutural e morfologicamente o PAE e avaliar a influência do tempo na redução carbotérmica deste resíduo. Na etapa de caracterização do PAE as seguintes técnicas foram utilizadas: análise granulométrica, análise química, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise por dispersão de energia (EDS), análise digitalizada de mapeamento de raios-x, difração de raios-x (DRX) e espectroscopia Mössbauer. Os experimentos de redução foram realizados em forno mufla na temperatura de 1050°C, em três tempos de redução: 15, 30 e 60 minutos. O agente redutor utilizado foi um carvão gaúcho, proveniente da mina de Faxinal, beneficiado e contendo 17% de cinza. A quantidade de carbono utilizada nos experimentos foi de 50% em excesso em relação a quantidade estequiométrica. O grau de metalização do ferro das amostras reduzidas foi avaliado via técnicas de análise química via-úmida e espectroscopia Mössbauer. O grau de remoção do zinco nas amostras reduzidas foi avaliado via técnica de análise química por Espectrometria de Emissão Atômica por Plasma – ICP. Através da etapa de caracterização verificou-se que o ferro e o zinco são os elementos majoritários presentes no PAE, e estão combinados na forma dos seguintes óxidos: Fe3O4, ZnFe2O4, FeCr2O4, Ca0,15Fe2,85O4 e ZnO. Nos ensaios de redução verificou-se que inicialmente ocorre a redução dos óxidos de ferro. O máximo grau de metalização obtido no tempo de 60 minutos foi em torno de 50%. A análise estatística mostrou que objetivando maximizar a variável de resposta (grau de metalização) e garantir economia o tempo de 15 minutos se mostrou o mais adequado. Para as fases com zinco, verificou-se que após a decomposição da ZnFe2O4 e tempos maiores de redução teve início a redução da ZnO. Com 60 minutos na temperatura de 1050°C o grau de remoção do zinco foi de 95%.

Estudo da viabilidade econômica do reaproveitamento de resíduos orgânicos via suinocultura

A humanidade encontra-se em uma encruzilhada histórica: continuar com a forma desordenada de crescimento ou apostar em uma sociedade sustentável com orientação ecológica. Os sinais de fraqueza do ecossistema têm mostrado vários sinais de esgotamento. A manifestação desta realidade é o fato de estarmos vivendo em uma era de escassez de recursos e de dificuldades de expansão da base econômica das sociedades nacionais, de saturação dos depósitos de resíduos das sociedades. Aprende-se desde cedo que o lixo produzido diariamente deve ser jogado fora, que é sujo e fonte de problemas. A possibilidade da reciclagem de resíduos deve ocorrer de forma integrada e sistêmica, pois o que é resíduo para um é matéria-prima para outro. A tarefa de realizar um gerenciamento dos resíduos sólidos urbanos adequado ambientalmente é uma tarefa que exige ações diferenciadas, articuladas e criativas. Existem várias alternativas possíveis para o tratamento adequado dos resíduos sólidos urbanos. O manejo dos resíduos sólidos pode diminuir e, em alguns casos, evitar muitos dos impactos negativos associados ao lixo. Como forma de diminuir a quantidade de lixo que é destinado aos aterros, pode-se utilizar a fração orgânica, a sobra do pré-preparo de alimentos, para a criação animal, mais precisamente para criação de suínos. Dentro do que foi estabelecido como objetivo deste estudo, verificou-se que a sustentabilidade econômica da criação de suínos com o reaproveitamento de resíduos orgânicos é possível de ser obtida. Foi possível por meio da metodologia desenvolvida apurar os custos de produção do suíno tratado com resíduo orgânico e do suíno tratado com ração comercial. Estes custos são de R$140, 27, para o primeiro e de R$153,15 para o segundo, tendo-se como padrão um animal de 100kg.

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.

Bactérias diazotróficas associadas a raízes e colmos de cultivares de sorgo

Os danos ao ambiente, bem como os custos econômicos relacionados à adubação nitrogenada têm estimulado a busca por alternativas que possam diminuir a utilização deste fertilizante sem que haja diminuição na produtividade. Uma das possibilidades é a utilização de bactérias diazotróficas que podem se associar a plantas de sorgo para fixar nitrogênio gasoso (N2) e/ou produzir substâncias promotoras de crescimento de plantas (PCPs). Outra possibilidade é a seleção de genótipos eficientes na associação com bactérias diazotróficas, já que a eficiência na associação depende de características específicas das plantas. Deste modo, o presente estudo objetivou avaliar a ocorrência e a localização de bactérias diazotróficas associadas ao sorgo, selecionar cultivares eficientes na associação com bactérias diazotróficas, bem como identificar os isolados mais eficientes em fixar nitrogênio e produzir PCPs. A atividade experimental foi realizada em duas etapas. Na primeira etapa foram utilizados 14 cultivares de sorgo forrageiro em vasos e, na segunda, seis cultivares de sorgo granífero em campo. A seleção dos cultivares de sorgo foi baseada na eficiência de absorção de nitrogênio, através da quantificação de matéria seca e do teor de nitrogênio total da parte aérea das plantas. Para o isolamento das bactérias diazotróficas foi utilizado meio de enriquecimento semi-sólido. Após, quantificou-se a produção de PCPs e os níveis de N2 fixados pelos isolados, a fim de selecionar os mais eficientes. A matéria seca e o teor de N no tecido dos cultivares avaliados foram influenciados pela adubação nitrogenada. A presença de bactérias diazotróficas foi constatada em todos os cultivares de sorgo avaliados. Através da análise de similaridade, verificou-se que, em ambos experimentos, foram formados quatro grupos de isolados, sendo que três se agruparam com 100% de similaridade com as estirpes padrões Burkholderia tropica Ppe8 (ATCC BAA-831), Herbaspirillum seropedicae Z67 (ATCC 35892) e Azospirillum. brasilense Sp7 (ATCC 29145). A distribuição das bactérias isoladas em ambos experimentos foi influenciada pelo genótipo da planta. Além do genótipo, a localização das bactérias isoladas das plantas de sorgo granífero foi influenciada pela adubação nitrogenada, sendo que as raízes foram o sítio preferencial de colonização das bactérias nestes cultivares. Todos os isolados foram aptos em fixar nitrogênio e produzir ácido indol-acético in vitro.