Desenvolvimento e caracterização de biocompósito de látex (borracha natural) e fibra de carnaúba

The development of composite materials encompasses many different application areas. Among the composites, it is had, especially, the materials of organic origin, which have the greatest potential for biodegradability and so, have been bringing relevance and prominence in the contemporary setting of environmental preservation and sustainable development. Following this perspective of ecological appeal, it was developed a biocomposite material with natural inputs typically brazilian. This composite was made from latex (natural rubber) and carnauba fiber in different mass proportions. Formulations had varied by 5%, 10%, 15% and 20% of fiber in relation the matrix. This material has been designed aiming at application in thermal insulation systems, which requirethermal protection surfaces and/or reduction of thermal energy loss. Therefore, the composite was characterized by thermal conductivity testing, specific heat, thermal diffusivity and thermogravimetry. As has also been characterized for their physical-mechanical, by testing density, moisture content, tensile strength, hardness and scanning electron microscopy (SEM). The characterization of the material revealed that the composite presents a potential of thermal insulation higher than the natural rubber, that was used as reference. And the formulation at 15% fiber in relation the matrix showed the best performance. Thus, the composite material in question presents itself as a viable and effective alternative for new thermal insulation material design.

Desenvolvimento e caracterização de biocompósito de látex (borracha natural) e fibra de carnaúba

The development of composite materials encompasses many different application areas. Among the composites, it is had, especially, the materials of organic origin, which have the greatest potential for biodegradability and so, have been bringing relevance and prominence in the contemporary setting of environmental preservation and sustainable development. Following this perspective of ecological appeal, it was developed a biocomposite material with natural inputs typically brazilian. This composite was made from latex (natural rubber) and carnauba fiber in different mass proportions. Formulations had varied by 5%, 10%, 15% and 20% of fiber in relation the matrix. This material has been designed aiming at application in thermal insulation systems, which requirethermal protection surfaces and/or reduction of thermal energy loss. Therefore, the composite was characterized by thermal conductivity testing, specific heat, thermal diffusivity and thermogravimetry. As has also been characterized for their physical-mechanical, by testing density, moisture content, tensile strength, hardness and scanning electron microscopy (SEM). The characterization of the material revealed that the composite presents a potential of thermal insulation higher than the natural rubber, that was used as reference. And the formulation at 15% fiber in relation the matrix showed the best performance. Thus, the composite material in question presents itself as a viable and effective alternative for new thermal insulation material design.

Obtenção e caracterização de um compósito de matriz polimérica com carga de bucha vegetal luffa cylindrica

Composite materials arise from the need for lighter materials and with bigger mechanical and thermal resistance. The difficulties of discard, recycling or reuse are currently environmental concerns and, therefore, they are study object of much researches. In this perspective the feasibility of using loofahs (Luffa Cylindrica) for obtainment of a polymeric matrix composite was studied. Six formulations, with 4, 5 and 6 treated layers and untreated, were tested. The loofahs were treated in boiling water to remove lignins, waxes and impurities present in the fibers. After that, they were dried in a direct exposure solar dryer. For the characterization of the composite, thermal (thermal conductivity, thermal capacity, thermal diffusivity and thermal resistivity), mechanical (tensile and bending resistance) and physicochemical (SEM, XRD, density, absorption and degradation) properties were determined. The proposed composite has as advantage the low fiber density, which is around 0.66 g/cm³ (almost half of the polyester resin matrix), resulting in an average composite density of around 1.17g/cm³, 6.0 % lower in relation to the matrix. The treatment carried out in the loofahs increased the mechanical strength of the composite and decreased the humidity absorption. The composite showed lower mechanical behavior than the matrix for all the formulations. The composite also demonstrated itself to be feasible for thermal applications, with a value of thermal conductivity of less than 0.159 W/m.K, ranking it as a good thermal insulator. For all formulations/settings a low adherence between fibers and matrix occurred, with the presence of cracks, showing the fragility due to low impregnation of the fiber by the matrix. This composite can be used to manufacture structures that do not require significant mechanical strength, such as solar prototypes, as ovens and stoves.

Obtenção e caracterização de um compósito de matriz polimérica com carga de bucha vegetal luffa cylindrica

Composite materials arise from the need for lighter materials and with bigger mechanical and thermal resistance. The difficulties of discard, recycling or reuse are currently environmental concerns and, therefore, they are study object of much researches. In this perspective the feasibility of using loofahs (Luffa Cylindrica) for obtainment of a polymeric matrix composite was studied. Six formulations, with 4, 5 and 6 treated layers and untreated, were tested. The loofahs were treated in boiling water to remove lignins, waxes and impurities present in the fibers. After that, they were dried in a direct exposure solar dryer. For the characterization of the composite, thermal (thermal conductivity, thermal capacity, thermal diffusivity and thermal resistivity), mechanical (tensile and bending resistance) and physicochemical (SEM, XRD, density, absorption and degradation) properties were determined. The proposed composite has as advantage the low fiber density, which is around 0.66 g/cm³ (almost half of the polyester resin matrix), resulting in an average composite density of around 1.17g/cm³, 6.0 % lower in relation to the matrix. The treatment carried out in the loofahs increased the mechanical strength of the composite and decreased the humidity absorption. The composite showed lower mechanical behavior than the matrix for all the formulations. The composite also demonstrated itself to be feasible for thermal applications, with a value of thermal conductivity of less than 0.159 W/m.K, ranking it as a good thermal insulator. For all formulations/settings a low adherence between fibers and matrix occurred, with the presence of cracks, showing the fragility due to low impregnation of the fiber by the matrix. This composite can be used to manufacture structures that do not require significant mechanical strength, such as solar prototypes, as ovens and stoves.

Caracterização de um compósito utilizando cimento com agregado de resíduo plástico e resíduo de gesso

The demand for environmental comfort in construction systems within the insulation and thermal comfort, plus the advent of new laws regulating the minimum requirements of comfort, disposal of solid industrial waste, construction waste, the requirements of consumers by adopting construction methods "cleaner", encouraged the development of this work. Aims technologically characterize the composite proposed in three types of samples (10%, 30% and 50% of thermoset plastic industrial waste) and raw materials: gypsum waste, cement and plastic thermosetting industrial waste in order to produce the composite with properties of thermal insulation: conductivity, thermal diffusivity, specific heat and resistivity. The physical, structural and morphological properties of the raw materials were investigated by thermogravimetry analysis (TG / DSC), X-ray diffraction (DRX), X-ray fluorescence (FXR) and scanning electron microscopy (MEV). Obtaining mechanical properties through the compression strength test. The analysis results indicate characteristics suitable for cement matrix composite production with the addition of thermosetting plastic industrial waste and gypsum waste, with potential application of these materials in composites with properties of thermal insulation. Finally, assessing what proportion showed up with better performance. Considering the analysis and testing carried out.

Caracterização de um compósito utilizando cimento com agregado de resíduo plástico e resíduo de gesso

The demand for environmental comfort in construction systems within the insulation and thermal comfort, plus the advent of new laws regulating the minimum requirements of comfort, disposal of solid industrial waste, construction waste, the requirements of consumers by adopting construction methods "cleaner", encouraged the development of this work. Aims technologically characterize the composite proposed in three types of samples (10%, 30% and 50% of thermoset plastic industrial waste) and raw materials: gypsum waste, cement and plastic thermosetting industrial waste in order to produce the composite with properties of thermal insulation: conductivity, thermal diffusivity, specific heat and resistivity. The physical, structural and morphological properties of the raw materials were investigated by thermogravimetry analysis (TG / DSC), X-ray diffraction (DRX), X-ray fluorescence (FXR) and scanning electron microscopy (MEV). Obtaining mechanical properties through the compression strength test. The analysis results indicate characteristics suitable for cement matrix composite production with the addition of thermosetting plastic industrial waste and gypsum waste, with potential application of these materials in composites with properties of thermal insulation. Finally, assessing what proportion showed up with better performance. Considering the analysis and testing carried out.

Estudo da sismicidade na barragem do Açu no período de 2012 a 2013

The seismic activity in the Northeastern of Brazil has been a constant target of study, since it is the most active region of the country. However, some areas have their earthquakes related to human action, what means they are induced. The Açu dam is a classic example of reservoir-induced seismicity and it has been the subject of several studies. Recently, after a considerable period of inactivity, the LabSis / UFRN recorded events related to the dam, which led to the installation of a network around the reservoir. From the data provided by this network, it was observed that the seismic activity is related to a new epicental area inside the lake. The epicentral parameters and the focal mechanism were determined. It was found that the events were related to the reactivation of a basement structure in a new seismogenic subvertical fault with NE-SW-striking subparallel to the São Rafael Fault. These results were used in the preparation of a scientific paper, which discussed the relationship between this seismicity with the geology of the region and with the reservoir water level. The paper showed that the diffusion of pore pressure was the main mechanism that controlled the triggering of the induced seismicity at the reservoir.

Estudo da sismicidade na barragem do Açu no período de 2012 a 2013

The seismic activity in the Northeastern of Brazil has been a constant target of study, since it is the most active region of the country. However, some areas have their earthquakes related to human action, what means they are induced. The Açu dam is a classic example of reservoir-induced seismicity and it has been the subject of several studies. Recently, after a considerable period of inactivity, the LabSis / UFRN recorded events related to the dam, which led to the installation of a network around the reservoir. From the data provided by this network, it was observed that the seismic activity is related to a new epicental area inside the lake. The epicentral parameters and the focal mechanism were determined. It was found that the events were related to the reactivation of a basement structure in a new seismogenic subvertical fault with NE-SW-striking subparallel to the São Rafael Fault. These results were used in the preparation of a scientific paper, which discussed the relationship between this seismicity with the geology of the region and with the reservoir water level. The paper showed that the diffusion of pore pressure was the main mechanism that controlled the triggering of the induced seismicity at the reservoir.

Fisica dell'accrescimento

Questo elaborato presenta una descrizione del fenomeno dell’accrescimento di materia su oggetti compatti, esponendo i principali modelli fisici a riguardo. Dopo un’introduzione, in cui viene mostrato come l’accrescimento rappresenti la più importante fonte di energia in astrofisica, si discute nel capitolo 1 il più semplice modello di accresci- mento, dovuto ad Hermann Bondi (1952). Tale modello, proprio per la sua semplicità, risulta molto importante, nonostante trascuri importanti aspetti fisici. Nel capitolo 2 si studia la fisica dei dischi di accrescimento, analizzando sia il caso generale che alcuni casi particolari, come quello stazionario o a viscosità costante. L’elaborato si conclude con una breve analisi dell’emissione termica da parte del disco di accrescimento.

Analisi di radiosorgenti diffuse presenti in ammassi di galassie attraverso lo studio di emissioni non termiche

In questo lavoro di tesi verrà affrontato uno studio sugli ammassi di galassie che costituiscono le strutture virializzate più grandi dell’Universo. L’analisi delle emissioni provenienti dall’ICM (Intracluster Medium) consente di ottenere informazioni su alcuni dei processi che caratterizzano la dinamica degli ammassi di galassie, come merger e cooling flow, e in particolare di testare le attuali ipotesi sulla formazione ed evoluzione degli ammassi. Le radiazioni provenienti dal gas extragalattico possono essere sia di tipo termico che non termico: le prime causate dal meccanismo di Bremsstrahlung termica e appartenenti alla banda X, le seconde invece dovute prevalentemente dall’emissione di Sincrotrone in banda Radio. Durante lo studio degli ammassi di galassie verranno approfondite le principali radiosorgenti diffuse: Aloni, mini-Aloni e Relitti, focalizzando lo studio su questi ultimi e analizzando un campione di dati ad essi relativi, con lo scopo di trovare un’eventuale correlazione tra alcune delle loro proprietà. La ricerca sugli ammassi di galassie risulta importante in quanto, trattandosi delle più grandi strutture dell’Universo che abbiano raggiunto l’equilibrio viriale, il loro studio risulta un valido strumento per la verifica dell’attuale Modello Cosmologico.

Analisi sperimentale delle prestazioni di un sistema micro-ORC

Con l’aumento del consumo mondiale di risorse energetiche del pianeta, è diventato sempre più necessario utilizzare sistemi energetici che sfruttino al meglio la fonte di energia che li alimenta. Una delle soluzioni in questo ambito è quella proposta dagli Organic Rankine Cycle (ORC). Questi sistemi recuperano energia termica altrimenti non utilizzabile per le temperature troppo basse e sfruttano sorgenti termiche con ampi range di temperatura. L’elaborato volge all’analisi sperimentale delle prestazioni di un sistema Micro-ORC di piccola taglia, con rendimento termodinamico massimo dichiarato dal costruttore del 10 %. Inizialmente vengono descritti i fluidi organici e i sistemi che ne fanno uso, descrivendo anche esempi bibliografici di banchi prova per interpretare al meglio i risultati ottenuti con quello disponibile, che viene poi descritto, comprendendo i circuiti di asservimento dell’acqua calda e fredda, i punti di misura e il programma di acquisizione dati. Ci si concentra poi sulla descrizione e l’utilizzo dei codici implementati per l’elaborazione dei dati acquisiti. Questi hanno permesso di osservare gli andamenti temporali delle grandezze fondamentali per il sistema e valutarne la ripetibilità del comportamento nel corso di differenti prove. Vengono proposte infine le mappe di funzionamento per l’intero impianto e per i vari sotto-sistemi, offrendone un’interpretazione e inquadrandone i punti di lavoro ottimali. Attraverso la loro osservazione si sono dedotte le condizioni necessarie per avere un funzionamento ritenuto stabile del sistema ed è stato possibile ottimizzare le procedure svolte durante le fasi di test e di acquisizione dati. Sarà oggetto di studi futuri l’ottimizzazione dell’impianto, prolungando i tempi di esercizio a parità di carico elettrico e frequenza imposta alla pompa, con il fine di ottenere delle curve di prestazioni confrontabili con quelle presenti in bibliografia per altri sistemi ORC.

Rilievo fotogrammetrico da drone per la generazione di modelli termici di porzioni di territorio

In questo elaborato viene sperimentato un iter processuale che consenta di utilizzare i sensori termici affiancati a fotocamere digitale in ambito fotogrammetrico al fine di ottenere prodotto dal quale sono estrapolabili informazioni geometriche e termiche dell’oggetto di studio. Il rilievo fotogrammetrico è stato svolto mediante l’utilizzo di un drone con equipaggiamento multisensoriale, termico e digitale, su una porzione di territorio soggetto ad anomalie termiche nei pressi di Medolla (MO). Per l’analisi termica e geometrica sono stati posizionati sul campo 5 target termici di cui ne sono state misurate le coordinate per la georeferenziazione delle nuvole dense di punti e la temperatura. In particolare sono state eseguite due riprese aeree dalle quali sono stati estratti i frame necessari per i processi di restituzione fotogrammetrica. Le immagini sono state sottoposte ad una fase di trattamento che ha prodotto immagini rettificate prive di delle distorsioni impresse dall’obbiettivo. Per la creazione degli elaborati vettoriali e raster a colori e termici sono stati impiegati inizialmente software di fotogrammetria digitale in grado di fornire scene tridimensionali georeferenziate dell’oggetto. Sono state sviluppate sia in un ambiente open-source, sia sfruttando programmi commerciali. Le nuvole dense sono state successivamente trattate su una piattaforma gratuita ad interfaccia grafica. In questo modo è stato possibile effettuare dei confronti tra i diversi prodotti e valutare le potenzialità dei software stessi. Viene mostrato come creare un modello tridimensionale, contenente sia informazioni geometriche che informazioni termiche, partendo dalla nuvola termica e da quella a colori. Entrambe georeferenziate utilizzando gli stessi punti fotogrammetrici d’appoggio. Infine i prodotti ottenuti sono stati analizzati in un ambiente GIS realizzando sovrapposizioni grafiche, confronti numerici, interpolazioni, sezioni e profili.

Formulazione e caratterizzazione di geopolimeri come nuovi materiali refrattari

Il presente lavoro di tesi è finalizzato all'ottimizzazione della formulazione iniziale e delle condizioni di stagionatura per ottenere un materiale utilizzabile come refrattario in applicazioni che richiedono elevate temperature di esposizione. L’interesse della ricerca scientifica verso questa nuova classe di materiali nasce dai vantaggi ambientali ed economici che essi possono fornire. Inoltre, le buone proprietà di resistenza e stabilità termica evidenziate dagli studi condotti negli ultimi anni inducono a sperimentare l’impiego dei materiali geopolimerici in sostituzione dei materiali refrattari o cementiferi attualmente in commercio. A tal fine sono state determinate le caratteristiche fisico-meccaniche, microstrutturali e termiche di matrici geopolimeriche additivate con scarti refrattari. Lo studio svolto, si può suddividere in tre fasi successive. Inizialmente sono state ottimizzazione le formulazioni geopolimeriche. Successivamente i prodotti ottenuti sono stati oggetto di caratterizzazione fisico-meccanica, microstrutturale e termica. Tali caratterizzazioni sono state eseguite attraverso: analisi al microscopio ottico, assorbimento di acqua, determinazione della densità geometrica, prove ultrasoniche per la determinazione dell’omogeneità del materiale, resistenza meccanica a compressione, diffrattometria ai raggi X (XRD), microscopio riscaldante, ciclo termico in muffola e analisi dilatometriche. Nella terza fase sono stati analizzati ed elaborati i risultati ottenuti, evidenziando le soddisfacenti proprietà di stabilità e resistenza termica. È stata inoltre effettuata una analisi economica preliminare evidenziando la competitività nel marcato del sistema geopolimerico studiato. Se a questo si aggiungono i considerevoli benefici ambientali dovuti al fatto che il prodotto è ottenuto con sostanze di recupero, non sarebbe sorprendente che in un futuro prossimo i geopolimeri possano essere largamente prodotti e commercializzati.

Analisi di criteri di gestione di reti complesse di distribuzione dell'energia

La tesi è il risultato di uno studio condotto sulle reti distribuzione dell’energia termica, elettrica e frigorifera; queste reti possono essere sviluppate per aumentare la diffusione della microgenerazione e generazione diffusa con l’obiettivo di renderle autonome elettricamente, termicamente e in alcuni casi indipendenti dal punto di vista del combustibile sfruttando possibilmente cogeneratori integrati e sistemi a fonte rinnovabile. In particolare la tesi si sofferma sull’analisi di criteri di gestione di una rete di teleriscaldamento esistente in modo da ridurne al minimo le dispersioni di energia termica in ambiente e gli scambi di energia elettrica con la rete nazionale. Lo sviluppo della tesi è stato suddiviso sostanzialmente in tre parti: la prima riguarda la caratterizzazione del comportamento di una rete di teleriscaldamento reale nel comprensorio urbano di Corticella a Bologna con determinati sistemi di produzione dell’energia elettrica e termica in centrale; nella seconda parte vengono analizzati nuovi sistemi in centrale di produzione e presso le utenze; infine la terza parte riguarda l’analisi economica ed energetica di tutte le soluzioni di gestione esaminate. Quindi ogni configurazione, data da nuovi sistemi di produzione delle fonti energetiche richieste e di gestione della rete, viene prima analizzata in riferimento a tre tipologie di scambio termico presso le utenze e poi valutata in termini di consumo di combustibile e di scambi di energia elettrica con la rete nazionale attraverso il costo di acquisto del gas naturale, il costo d’acquisto dell’energia elettrica dalla rete e il prezzo di vendita dell’energia elettrica alla rete. Sebbene le utenze vengano considerate sempre in assetto passivo all’interno di alcune configurazioni viene sfruttata la delocalizzazione della produzione di energia termica e la gestione della rete a bassa temperatura per ridurre il più possibile l’impatto ambientale della centrale e della rete di teleriscaldamento.

Potenzialità applicative delle alte pressioni di omogeneizzazione nel settore alimentare

Le alte pressioni di omogeneizzazione sono considerate una tecnologia non termica basata sull’applicazione di pressioni comprese tra 60 e 400 MPa ad alimenti fluidi o fluidificabili, con un tempo di trattamento di pochi millisecondi. Questa tecnologia permette di ottenere una serie di effetti sull’alimento che variano in rapporto all’entità del trattamento applicato e alla matrice fluida considerata. Pertanto, le alte pressioni di omogeneizzazione rappresentano una delle tecnologie maggiormente studiate in ragione delle loro buone opportunità applicative a livello industriale. Tale tecnologia viene comunemente applicata per modificare le proprietà funzionali di alcune macromolecole caratteristiche degli alimenti ed ha permesso l’ottenimento di prodotti di origine lattiero-casearia ed anche succhi di frutta caratterizzati da migliore texture, gusto, flavour e aumentata shelf-life. L’omogeneizzazione ad alta pressione, considerata come trattamento di sanitizzazione a freddo, è in grado di disattivare sia microrganismi patogeni che degradativi presenti in un determinato sistema, contribuendo a ridurre o contenere quindi lo sviluppo microbico nei prodotti alimentari. L’effetto di tale tecnologia, quando applicata a livelli compresi tra 60-200 MPa bar è stato valutato nei confronti di diversi patogeni quali Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Staphylococcus aureus, Salmonella typhimurium microrganismi degradativi, come Bacillus subtilis e lieviti, deliberatamente inoculati in prodotti diversi.