Estudo de delaminação em compósitos de matriz polimérica

A aplicação do material compósito é neste momento bastante vasta, graças à combinação das suas características específicas, tais como, maior resistência específica e módulos específicos e melhor resistência à fadiga, quando comparados com os metais convencionais. Tais características, quando requeridas, tornam este material ideal para aplicações estruturais. Esta caminhada de sucesso iniciou desde muito cedo, quando o material compósito já era utilizado para fabrico de armas pelos mongóis e na construção civil pelos hebreus e egípcios, contudo, só a partir dos meados do século XX é que despertou interesses para aplicações mais modernas. Atualmente os materiais compósitos são utilizados em equipamentos domésticos, componentes elétricos e eletrónicos, passando por materiais desportivos, pela indústria automóvel e construção civil, até indústrias de grande exigência e visibilidade tecnológica como a aeronáutica, espacial e de defesa. Apesar das boas características apresentadas pelos materiais compósitos, no entanto, estes materiais têm tendência a perderem as suas propriedades quando submetidas a algumas operações de acabamento como a furação. A furação surge da necessidade de ligação de peças de um mesmo mecanismo. Os furos obtidos por este processo devem ser precisos e sem danos para garantir ligações de alta resistência e também precisas. A furação nos materiais compósitos é bastante complexa devido à sua heterogeneidade, anisotropia, sensibilidade ao calor e pelo facto de os reforços serem extremamente abrasivos. A operação de furação pode causar grandes danos na peça, como a delaminação a entrada, defeitos de circularidade do furo, danos de origem térmica e a delaminação à saída que se apresenta como o mais frequente e indesejável. Com base nesses pressupostos é que este trabalho foi desenvolvido de forma a tentar obter processos simples para determinação e previsão de danos em polímeros reforçados com fibras (de carbono neste caso) de forma a precavê-los. De forma a conseguir estes objetivos, foram realizados ensaios de início de delaminação segundo a proposta de Lachaud et al. e ensaios de pin-bearing segundo a proposta de Khashaba et al. Foram também examinadas extensões de danos de acordo com o modelo de Fator de delaminação ajustado apresentado por Davim et al. A partir dos ensaios, de pin-bearing, realizados foram analisadas influências do material e geometria da broca, do avanço utilizado na furação e de diferentes orientações de empilhamentos de placas na delaminação de laminados compósitos e ainda a influências dessas variáveis na força de rutura por pin-bearing. As principais conclusões tiradas daqui são que a delaminação aumenta com o aumento do avanço, o que já era esperado, as brocas em carboneto de tungsténio são as mais recomendas para a furação do material em causa e que a delaminação é superior para a placa cross-ply quando comparada com placas unidirecionais. Para a situação de ensaios de início de delaminação foram analisadas as influências da variação da espessura não cortada por baixo da broca/punção, de diferentes geometrias de brocas, da alteração de velocidade de ensaio e diferentes orientações de empilhamentos de placas na força de início de delaminação. Deste ensaio as principais conclusões são que a força de início de delaminação aumenta com o aumenta da espessura não cortada e a influência da velocidade de ensaio altera com a variação das orientações de empilhamento.

Estudo de reparações adesivas pela técnica de remendo embebido com reforços exteriores para aumento da resistência

As ligações adesivas têm sido utilizadas em áreas como a indústria aeroespacial, aeronáutica, de defesa, automóvel, da construção civil e das madeiras. As juntas adesivas têm vindo a substituir métodos como a soldadura, e ligações parafusadas e rebitadas, devido à facilidade de fabricação, maiores cadências de produção, menores custos, facilidade em unir materiais diferentes, melhor resistência à fadiga, entre outras razões. Como tal, também se utilizam reparações adesivas para restituição da resistência de estruturas danificadas, cujas técnicas mais comuns são a sobreposição simples, sobreposição dupla e remendo embebido. As reparações por remendo embebido, que são as mais eficientes, consistem na realização de um furo cónico na zona danificada e colagem de um remendo com a forma complementar do furo, de tal forma que não é alterada a forma inicial do componente. Neste trabalho pretende-se estudar experimental e numericamente reparações adesivas por remendo embebido, nomeadamente o efeito da utilização de reforços exteriores (em um ou nos dois lados da estrutura), para diferentes ângulos de inclinação. Foi considerado um adesivo dúctil (Araldite® 2015) e outro frágil (Araldite® AV138), o que permitiu abranger processos de rotura bastante distintos. O estudo experimental é acompanhado por outro numérico no software ABAQUS®, usando modelos coesivos para a previsão numérica da resistência das reparações. O trabalho numérico permitiu o estudo das distribuições de tensões, o que possibilitou a análise detalhada dos resultados obtidos. Foi também realizado um estudo numérico de otimização das reparações por alteração da espessura dos reforços e utilização de chanfro nas extremidades dos mesmos. Nos resultados obtidos, constatou-se a adequabilidade do método numérico na previsão fiável da resistência, e também que a utilização dos reforços aumenta consideravelmente o rendimento das reparações (até 530 % e 340 % para os adesivos Araldite® 2015 e AV138, respetivamente), o que poderá justificar a sua utilização em aplicações industriais em que a perturbação aerodinâmica causada por esta alteração não seja relevante.

Estudo da delaminação em compósitos

As excelentes propriedades mecânicas, associadas ao seu baixo peso, fazem com que os materiais compósitos sejam atualmente dos mais interessantes da nossa sociedade tecnológica. A crescente utilização destes materiais e a excelência dos resultados daí provenientes faz com que estes materiais sejam utilizados em estruturas complexas de responsabilidade, pelo que a sua maquinagem se torna necessária de forma a possibilitar a ligação entre peças. O processo de furação é o mais frequente. O processo de maquinagem de compósitos terá como base os métodos convencionais utilizados nos materiais metálicos. O processo deverá, no entanto, ser convenientemente adaptado, quer a nível de parâmetros, quer a nível de ferramentas a utilizar. As características dos materiais compósitos são bastante particulares pelo que, quando são sujeitos a maquinagem poderão apresentar defeitos tais como delaminação, fissuras intralaminares, arrancamento de fibras ou dano por sobreaquecimento. Para a detecção destes danos, por vezes a inspeção visual não é suficiente, sendo necessário recorrer a processos específicos de análise de danos. Existem já, alguns estudos, cujo âmbito foi a obtenção de furos de qualidade em compósitos, com minimização do dano, não se podendo comparar ainda com a informação existente, no que se refere à maquinagem de materiais metálicos ou ligas metálicas. Desta forma, existe ainda um longo caminho a percorrer, de forma a que o grau de confiança na utilização destes materiais se aproxime aos materiais metálicos. Este trabalho experimental desenvolvido nesta tese assentou essencialmente na furação de placas laminadas e posterior análise dos danos provocados por esta operação. Foi dada especial atenção à medição da delaminação causada pela furação e à resistência mecânica do material após ser maquinado. Os materiais utilizados, para desenvolver este trabalho experimental, foram placas compósitas de carbono/epóxido com duas orientações de fibras diferentes: unidireccionais e em “cross-ply”. Não se conseguiu muita informação, junto do fornecedor, das suas características pelo que se levaram a cabo ensaios que permitiram determinar o seu módulo de elasticidade. Relativamente á sua resistência â tração, como já foi referido, a grande resistência oferecida pelo material, associada às limitações da máquina de ensaios não permitiu chegar a valores conclusivos. Foram usadas três geometrias de ferramenta diferentes: helicoidal, Brad e Step. Os materiais utilizados nas ferramentas, foram o aço rápido (HSS) e o carboneto de tungsténio para as brocas helicoidais de 118º de ângulo de ponta e apenas o carboneto de tungsténio para as brocas Brad e Step. As ferramentas em diamante não foram consideradas neste trabalho, pois, embora sejam reconhecidas as suas boas características para a maquinagem de compósitos, o seu elevado custo não justifica a sua escolha, pelo menos num trabalho académico, como é o caso. As vantagens e desvantagens de cada geometria ou material utilizado foram avaliadas, tanto no que diz respeito à delaminação como á resistência mecânica dos provetes ensaiados. Para a determinação dos valores de delaminação, foi usada a técnica de Raio X. Algum conhecimento já existente relativamente a este processo permitiu definir alguns parâmetros (por exemplo: tempo de exposição das placas ao liquido contrastante), que tornaram acessível o procedimento de obtenção de imagens das placas furadas. Importando estas imagens para um software de desenho (no caso – AutoCad), foi possível medir as áreas delaminadas e chegar a valores para o fator de delaminação de cada furo efetuado. Terminado este processo, todas as placas foram sujeitas a ensaios de esmagamento, de forma a avaliar a forma como os parâmetros de maquinagem afectaram a resistência mecânica do material. De forma resumida, são objetivos deste trabalho: - Caracterizar as condições de corte em materiais compósitos, mais especificamente em fibras de carbono reforçado com matriz epóxida (PRFC); - Caracterização dos danos típicos provocados pela furação destes materiais; - Desenvolvimento de análise não destrutiva (RX) para avaliação dos danos provocados pela furação; - Conhecer modelos existentes com base na mecânica da fratura linear elástica (LEFM); - Definição de conjunto de parâmetros ideais de maquinagem com o fim de minimizar os danos resultantes da mesma, tendo em conta os resultados provenientes dos ensaios de força, da análise não destrutiva e da comparação com modelos de danos existentes e conhecidos.

Validação de técnicas de prospecção geoeléctrica para a detecção de água subterrânea em rochas vulcânicas na Ilha Terceira, Açores

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, perfil de Gestão de Sistemas Ambientais

Descrição de duas novas espécies do género Nevskia da classe Gammaproteobacteria

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Genética Molecular e Biomedicina

Estudo da Delaminação em Compósitos de Epóxido Reforçado com Borracha e Fibras Naturais

Nos últimos anos, a utilização dos materiais compósitos tem vindo a tornar-se cada vez mais comum em várias indústrias, onde se verifica uma ascensão na procura pelos mesmos. Características como o baixo peso aliado à sua alta resistência e rigidez permitem que estes materiais possuam diversas aplicações em variadas áreas, desde a medicina, aeronáutica, indústria automóvel e aeroespacial, até à indústria eletrónica. Hoje em dia, o uso de desperdícios sólidos de borracha e fibras naturais na produção de materiais compósitos é, mais que uma opção, uma necessidade ambiental. De forma a reduzir as enormes quantidades de desperdícios, foi criado um material compósito constituído por uma resina termoendurecível reforçada com esses dois tipos de desperdícios. Parâmetros de fabrico como a percentagem de borracha, o tamanho das partículas de borracha, a percentagem de fibras de cana-de-açúcar e o comprimento dessas fibras foram variados, com o objetivo de estudar a influência destes dois materiais nas propriedades mecânicas do compósito. Apesar da maior parte dos compósitos serem fabricados na forma de uma peça funcional quase pronta a ser utilizada, por vezes é necessário recorrer à maquinação de furos. Apesar das muitas técnicas de furação existentes, os defeitos resultantes deste processo aplicado aos materiais compósitos são ainda muito comuns. Desses defeitos o que mais se destaca é sem dúvida a delaminação. Trinta e seis provetes de epóxido reforçado com borracha e fibra de cana-de-açúcar foram fabricados e furados, de modo a possibilitar o estudo das propriedades mecânicas do material compósito, assim como a análise da zona danificada durante a furação. Diferentes condições de furação, como tipos de broca e velocidades de avanço diferentes, foram impostas aos provetes de forma a variar o mais possível a zona de dano de uns furos para os outros. Parâmetros como a área de dano ou ainda o fator de delaminação provam ser muito úteis na caracterização e quantificação do dano na zona periférica de um furo. Recorrendo a técnicas de processamento de imagem foi possível obter esses parâmetros. O processamento e análise de imagem pode ser feito através de vários métodos. O método utilizado neste trabalho foi o software MATLAB® associado a ferramentas de processamento de imagem. Depois de feita a análise dos furos foram realizados ensaios de esmagamento a todos os provetes. Este passo permitiu assim avaliar de que forma os parâmetros de furação influenciam a resistência mecânica do material, e se a avaliação realizada aos furos é um método viável para a avaliação da extensão de dano nesses furos.

Determinação das tensões residuais e deformações resultantes do processo de soldadura TIG através do método dos elementos finitos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Estudo da aplicação de osmose inversa ao tratamento de efluentes líquidos de um complexo fabril de adubos azotados

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Interpretação de ensaios Lugeon para a caracterização hidráulica de maciços rochosos

Na prospeção geológico-geotécnica de terrenos que serve de apoio ao desenvolvimento do projeto de grandes obras, como barragens, túneis e cavernas subterrâneas, é usual executar ensaios Lugeon para a caracterização das propriedades hidráulicas dos maciços. No caso particular dos maciços rochosos, em que o escoamento da água ocorre essencialmente pelas descontinuidades, i.e., falhas e diaclases, os ensaios Lugeon integram e homogeneizam as propriedades hidráulicas de um volume de maciço, não tendo em conta o efeito discreto de que o escoamento se reveste. Pretende-se com este trabalho contribuir para uma melhoria da interpretação dos resultados destes ensaios e das metodologias de zonamento e caracterização hidráulica dos maciços rochosos. Para este efeito, foram estudados os resultados tradicionais de 372 ensaios Lugeon de sete barragens em Portugal, juntamente com as caraterísticas geotécnicas dos troços ensaiados, nomeadamente a fraturação evidenciada pelos registos fotográficos dos tarolos de sondagens, com o objetivo de correlacionar um conjunto de parâmetros geológicos com os resultados dos ensaios Lugeon. Avaliou-se a influência de parâmetros associados à fraturação, como a taxa de recuperação, índice RQD, número de descontinuidades, bem como a de parâmetros relacionados com fatores geométricos dos ensaios como a profundidade, localização e a orientação entre as descontinuidades e o eixo do furo. Ainda se avaliou o impacto que um fator relacionado com o estado de tensão tem nos resultados. A partir da aplicação desta avaliação estabeleceram-se correlações entre estas variáveis para perceber o efeito e peso de cada um e estabelecer uma classificação geo-hidráulica para maciços rochosos que auxilie na definição do zonamento hidráulico.

Extração de pregos em madeiras da Amazônia

Vinte espécies de madeiras, originárias do muicípio de Presidente Figueiredo - AM -UHE de Balbina, foram submetidas a ensaio de extração de pregos. Os resultados permitem avaliar a influência da densidade na resistência de arrancamento do prego e a relação da resistência entre as faces pregadas. Não se conseguindo cravar pregos em algumas das espécies ensaiadas, procurou-se determinar os fatores inerentes a madeira que dificultam a aceitação ou não do prego, como também, o diâmetro do pré-furo necessário para introdução do prego em uma amostra, tal que, a resistência a extração fosse semelhante àquela das madeiras em que foram cravados pregos sem auxilio de pré-furo.

Estudo do trabalho numa empresa de produção de pneus e implementação de ferramentas Lean

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia e Gestão Industrial

Seleção de Trichogramma spp., para o controle de Ecdytolopha aurantiana, com base na biologia e exigências térmicas

O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de utilização de Trichogramma atopovirilia Oatman & Platner, 1983 e T. pretiosum Riley, 1879 como agentes de controle de Ecdytolopha aurantiana (Lima, 1927) (Lepidoptera: Tortricidae), importante praga da citricultura paulista. Foram realizados estudos de biologia em diferentes temperaturas, exigências térmicas e capacidade de parasitismo, visando fornecer subsídios a programas de controle biológico com estes parasitóides. A razão sexual não foi afetada pelas temperaturas estudadas (18, 20, 22, 25, 28, 30 e 32ºC), porém, a longevidade de fêmeas das duas espécies foi maior a 22 e 25ºC. Para a porcentagem de emergência e longevidade de fêmeas, a temperatura que tendeu a ser mais adequada foi a de 25ºC. A duração do período ovo-adulto para as duas espécies foi inversamente relacionada com o aumento da temperatura, sendo as exigências térmicas dessas espécies muito próximas, em torno de 108 GD. O hospedeiro natural, E. aurantiana, ou o alternativo, Anagasta kuehniella (Zeller, 1879) (Lepidoptera, Pyralidae), não afetaram o número de ovos parasitados por fêmea de Trichogramma. Porém, a porcentagem de parasitismo e o número de adultos emergidos por ovo, quando provenientes de ovos de E. aurantiana, foram maiores do que os criados sobre ovos de A. kuehniella. A porcentagem de emergência foi, no entanto, maior quando os parasitóides foram provenientes de ovos de A. kuehniella. As duas espécies de Trichogramma estudadas poderão ser testadas em campo para controle do bicho-furão-dos-citros, havendo uma indicação de que as exigências térmicas também podem servir como um bom parâmetro para seleção de espécies e/ou linhagens de Trichogramma, aliadas ao estudo de capacidade de parasitismo.

Qualidade da Água potável consumida nas cidades da Praia e Assomada

A água é um elemento imprescindível para a sustentação da vida na Terra. A garantia de consumo humano de água segundo padrões de qualidade adequados é uma questão relevante para a saúde pública. O presente trabalho tem como finalidade analisar a qualidade da água potável abastecida às populações das cidades da Praia e da Assomada. Para tal, foram realizadas análises dos parâmetros Organolépticos, físicos e químicos. Os métodos e técnicas utilizados durante a monitorização das análises foram as titulações, electrometria, turbidimetria, espectrometria e cálculos. Os resultados das análises das 20 amostras de águas colectadas nos principais reservatórios, furos de exploração e chafarizes de abastecimento às populações foram comparados com os valores máximos permissíveis para o consumo humano de acordo com os padrões da Organização Mundial de Saúde e da União Europeia. Com os últimos resultados das análises efectuadas em Dezembro de 2006 a uma amostra de água colectada no furo FBE 117 - Bolanha, na cidade de Assomada, detectou-se que os parâmetros físico-químicos analisados não atenderam os valores legais: Mineralização - 1.570; Condutividade - 1.851; Salinidade - 0,9; Magnésio - 1.261; Cloretos - 2.485. Com os registos frequentes de casos de doenças por Malária, Febre Tifóide, e Doenças Diarreicas a evidenciar uma possível contaminação da água potável, é necessário ampliar o período de estudo das análises de água abastecida para consumo, assim como a análise bacteriológica.

Seleção de linhagens de Trichogramma (Hymenoptera, Trichogrammatidae) e determinação do número de parasitóides a ser liberado para o controle de Gymnandrosoma aurantianum Lima (Lepidoptera, Tortricidae)

Com o objetivo de selecionar linhagens de Trichogramma para o controle de G. aurantianum, avaliaram-se as características biológicas de 13 linhagens/espécies deste parasitóide. A partir desta seleção, determinou-se o número ideal de T. pretiosum (linhagem G18) a ser liberado por ovo de G. aurantianum em testes de telado. O teste de seleção de linhagens/espécies foi realizado em câmara climatizada regulada a 25±1ºC, UR: 70 ± 10% e fotofase de 14h. O número ideal de parasitóides foi estimado em gaiolas recobertas com tecido do tipo "voile". A duração do ciclo de vida das 13 linhagens/espécies de Trichogramma variou de 10,2 a 11,9 dias. A linhagem Atp (T. atopovirilia) apresentou maior capacidade de parasitismo, com uma média de 23,3 ovos parasitados e 77,5% de parasitismo em 24 horas, vindo a seguir a linhagem G18 (T. pretiosum) com média de 16,8 ovos parasitados e 56,1% de parasitismo no mesmo intervalo de tempo. As 13 linhagens/espécies tiveram desempenho semelhante quanto à emergência, longevidade de machos e razão sexual. O número de adultos emergidos por ovo foi de 1,8 para as linhagens G11 (T. pretiosum) e Br10 (T. bruni), as quais diferiram apenas da linhagem G3 (T. pretiosum), esta com 1,3 indivíduo/ovo. Para a longevidade de fêmeas foram encontrados valores distintos apenas entre as linhagens de T. pretiosum Tp e L2, com 6,3 e 9,3 dias, respectivamente. A proporção estimada de 36 parasitóides por ovo de G. aurantianum possibilitou a maior porcentagem de parasitismo por T. pretiosum (89%) nas condições de telado. Portanto, Trichogramma spp. apresentam potencial de controle de G. aurantianum, desde que liberados em grandes quantidades por unidade de área.

Medicao do impacto da irrigacao gota a gota no ambiente - Salinidade

Para dar continuidade ao estudo de avaliação do impacto do sistema de rega gota a gota no meio ambiente, foram colhidas 43 amostras de solos e 24 de águas, nas parcelas dos agricultores beneficiários dos projectos financiados pela ACDI/VOCA (Agricultural Cooperative Development International et Volunteers in Overseas Cooperative Assistance) na ilha de Santiago, e analisadas no Laboratório de Análise de Solos, Águas e Plantas (LASAP) do INIDA. Foram apr0esentados os resultados de análise do pH e da condutividade eléctrica (ECW), enquanto que os do azoto (N), do fósforo (P), do potássio (K), do magnésio (Mg) e do cálcio (Ca) serão apresentados posteriormente. Segundo esses resultados e, baseado na tabela de classificação de salini0dade do solo (INIDA, 1997), 65% dos solos analisados, situadas em Librão, Cidade Velha, Cabeça d'Horta, Pico Leão, Água de Gato, Chã de Vaca, Principal, São Francisco, Laje/Órgãos, Pó de Saco, Flamengos, Calhetona, Praia Formosa, são considerados sem efeito salino ou muito pouco salino; enquanto 24% das amostras localizadas em Praia Baixo, Castelinho e Cumba Baixo são solos considerados pouco a moderadamente salinos. Por outro lado encontramos que 11% dos solos analisados (situados em Baía e Achada Baleia) são classificados de fortemente a muito fortemente salinos. O alto teor de sais encontrado, nestes solos, poderá advir do efeito da intrusão salina e da maresia, adjuvada da aplicação de fertilizantes, assim como da má qualidade da água utilizada na rega. Recomenda-se, análises de solos periódicas, assim como a elaboração de um programa de fertilização racional. Comparando os resultados das análises do solo realizadas em 2002, encontramos que em 2004 houve um aumento substancial nos valores da condutividade eléctrica do solo. O pH do solo apresentou-se sem grandes variações (7,6 a 7,9), estando dentro dos valores encontrados para a maioria dos solos em Cabo Verde (Neutro a ligeiramente alcalino). 88 % das amostras de água dos furos, dos poços e das nascentes são classificados de boa qualidade (29%) e permissível (59%) para a rega, e não representam grandes riscos na salinização dos solos. O furo FT-44, na zona de Baía, carece de um cuidado especial na exploração e utilização da água para a rega. Pois, um controle dos pontos de água é fundamental para evitar a sobre-exploração e consequentemente a salinização dos mesmos. Alertamos, ainda, aos responsáveis dos serviços de água, da necessidade urgente de reavaliar a exploração do furo (FT-26) em Achada Baleia e o poço (P – 55-587) em Cassunda – Cumba, pelo facto de apresentarem valores elevados de condutividade eléctrica (3760 a 5550 S/cm), considerados de má qualidade para a rega.