TiB2 nanostructured coating for GFRP injection moulds

In the injection moulding of polypropylene reinforced with hard glass fibres, die materials are commonly subjected to severe abrasive wear. In order to improve its wear resistance, an unbalanced magnetron sputtering PVD compositional monolayered coating has been produced. The film was composed by a nanostructured TiB2 monolayer. Microstructure characterization and thickness evaluation were conducted by scanning electron microscopy (SEM). Film topography and roughness were accessed by SEM and Atomic Force Microscopy (AFM). The phase analyse was investigated by X-ray diffraction (XRD), using Cu Kalpha radiation. Scratch tests were conducted in order to study the film adhesion to the substrate. Load-Displacement curves (nanoindentation analysis) allowed measuring the film hardness and Young's modulus. A ball-cratering tribometer was used to determine the micro-abrasion laboratorial wear resistance, under different tests conditions, using SiC particles in distilled water slurry. At the end of these tests, the worn surfaces were analyzed by SEM and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) in order to compare these results with some other coatings already tested in the same conditions. To test the practical wear resistance, 135000 injection cycles were done in a plastic injection industrial mould. Coated samples were put on the plastic feed canal, after a turbulent zone. In these tests, a 30% (wt) glass fibres reinforced polypropylene was used. Worn sample surfaces were analyzed by SEM after 45.000 and 90.000 cycles. Image analyses were made in order to evaluate the damage increases and to observe the wear mechanisms involved.

An SEM investigation of the pozzolanic activity of a waste catalyst oil refinery

The most active phase of the fluid catalytic cracking (FCC) catalyst, used in oil refinery, is zeolite-Y which is an aluminosilicate with a high internal and external surface area responsible for its high reactivity. Waste FCC catalyst is potentially able to be reused in cement-based materials - as an additive - undergoing a pozzolanic reaction with calcium hydroxide (Ca(OH)2) formed during cement hydration [1-3]. This reaction produces additional strength-providing reaction products i.e., calcium silicate hydrate (C-S-H) and hydrous calcium aluminates (C-A-H) which exact chemical formula and structure are still unknown. Partial replacement of cement by waste FCC catalyst has two key advantages: (1) lowering of cement production with the associated pollution reduction as this industry represents one of the largest sources of man-made CO2 emissions, and (2) improving the mechanical properties and durability of cement-based materials. Despite these advantages, there is a lack of fundamental knowledge on pozzolanic reaction mechanisms as well as spatial distribution of porosity and solid phases interactions at the microstructural level and consequently their relationship with macroscopical engineering properties of catalyst/cement blends. Within this scope, backscattered electron (BSE) images acquired in a scanning electron microscope (SEM) equipped with Energy-Dispersive Spectroscopy (EDS) and by X-ray diffraction were used to investigate chemical composition of hydration products and to analyse spatial information of the microstructure of waste FCC catalyst blended cement mortars. For this purpose mortars with different levels of cement substitution by waste catalyst as well as with different hydration ages, were prepared. The waste FCC catalyst used is produced by the Portuguese refinery company Petrogal S.A.

Mechanical behavior and localized failure modes in a porous basalt from the Azores

Basaltic rocks are the main component of the oceanic upper crust, thus of potential interest for water and geothermal resources, storage of CO2 and volcanic edifice stability. In this work, we investigated experimentally the mechanical behavior and the failure modes of a porous basalt, with an initial connected porosity of 18%. Results were acquired under triaxial compression experiments at confining pressure in the range of 25-200 MPa on water saturated samples. In addition, a purely hydrostatic test was also performed to reach the pore collapse critical pressure P*. During hydrostatic loading, our results show that the permeability is highly pressure dependent, which suggests that the permeability is mainly controlled by pre-existing cracks. When the sample is deformed at pressure higher than the pore collapse pressure P*, some very small dilatancy develops due to microcracking, and an increase in permeability is observed. Under triaxial loading, two modes of deformation can be highlighted. At low confining pressure (Pc < 50 MPa), the samples are brittle and shear localization occurs. For confining pressure > 50 MPa, the stress-strain curves are characterized by strain hardening and volumetric compaction. Stress drops are also observed, suggesting that compaction may be localized. The presence of compaction bands is confirmed by our microstructure analysis. In addition, the mechanical data allows us to plot the full yield surface for this porous basalt, which follows an elliptic cap as previously observed in high porosity sandstones and limestones.

Physical, chemical and mineralogical properties of fine recycled aggregates made from concrete waste

This paper assesses the physical, chemical and mineralogical characteristics of fine recycled aggregates obtained from crushed concrete waste, comparing them with two types of natural fine aggregates from different origins. A commercial concrete was jaw crushed, and the effect of different aperture sizes on the particle size distribution of the resulting aggregates was evaluated. The density and water absorption of the recycled aggregates was determined and a model for predicting water absorption over time is proposed. Both natural and recycled aggregates were characterized regarding bulk density and fines content. Recycled aggregates were additionally characterized by XRD, SEM/EDS and DTA/TG of individual size fractions. The results show that natural and recycled fine aggregates have very different characteristics. This should be considered in potential applications, both in terms of the limits for replacing amounts and of the rules and design criteria of the manufactured products. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Durability performance of self-compacting concrete (SCC) with binary and ternary mixes of fly ash and limestone filler

The basic objective of this work is to evaluate the durability of self-compacting concrete (SCC) produced in binary and ternary mixes using fly ash (FA) and limestone filler (LF) as partial replacement of cement. The main characteristics that set SCC apart from conventional concrete (fundamentally its fresh state behaviour) essentially depend on the greater or lesser content of various constituents, namely: greater mortar volume (more ultrafine material in the form of cement and mineral additions); proper control of the maximum size of the coarse aggregate; use of admixtures such as superplasticizers. Significant amounts of mineral additions are thus incorporated to partially replace cement, in order to improve the workability of the concrete. These mineral additions necessarily affect the concrete’s microstructure and its durability. Therefore, notwithstanding the many well-documented and acknowledged advantages of SCC, a better understanding its behaviour is still required, in particular when its composition includes significant amounts of mineral additions. An ambitious working plan was devised: first, the SCC’s microstructure was studied and characterized and afterwards the main transport and degradation mechanisms of the SCC produced were studied and characterized by means of SEM image analysis, chloride migration, electrical resistivity, and carbonation tests. It was then possible to draw conclusions about the SCC’s durability. The properties studied are strongly affected by the type and content of the additions. Also, the use of ternary mixes proved to be extremely favourable, confirming the expected beneficial effect of the synergy between LF and FA. © 2015 RILEM.

Sustainability and economic evaluation of microalgae grown in brewery wastewater

This article evaluates the sustainability and economic potential of microalgae grown in brewery wastewater for biodiesel and biomass production. Three sustainability and two economic indicators were considered in the evaluation within a life cycle perspective. For the production system the most efficient process units were selected. Results show that harvesting and oil separation are the main process bottlenecks. Microalgae with higher lipid content and productivity are desirable for biodiesel production, although comparable to other biofuel’s feedstock concerning sustainability. However, improvements are still needed to reach the performance level of fossil diesel. Profitability reaches a limit for larger cultivation areas, being higher when extracted biomass is sold together with microalgae oil, in which case the influence of lipid content and areal productivity is smaller. The values of oil and/or biomass prices calculated to ensure that the process is economically sound are still very high compared with other fuel options, especially biodiesel.

Properties and Sustainability of Biodiesel from Animal Fats and Fish Oil

This work presents and analyses the fat and fuel properties and the methyl ester profile of biodiesel from animal fats and fish oil (beef tallow, pork lard, chicken fat and sardine oil). Also, their sustainability is evaluated in comparison with rapeseed biodiesel and fossil diesel, currently the dominant liquid fuels for transportation in Europe. Results show that from a technological point of view it is possible to use animal fats and fish oil as feedstock for biodiesel production. From the sustainability perspective, beef tallow biodiesel seems to be the most sustainable one, as its contribution to global warming has the same value of fossil diesel and in terms of energy efficiency it has the best value of the biodiesels under consideration. Although biodiesel is not so energy efficient as fossil diesel there is room to improve it, for example, by replacing the fossil energy used in the process with renewable energy generated using co-products (e.g. straw, biomass cake, glycerine).

Study of a 9th century silver earrings set from Mikulčice: corrosion, conservation and maintenance

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Conservação e Restauro

A study on metallurgy and corrosion of ancient copper-based artefacts from the portuguese territory

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Doutor em Conservação e Restauro, especialidade Ciências da Conservação, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Archaeometallurgical study of artefacts from Castro de Vila Nova de São Pedro (Azambuja, Portugal)

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Conservação e Restauro

La notion d’Espace dans la création musicale : idées, concepts et attributions Une réflexion à propos d’espaces intentionnellement perçus ou composés de l’entité sonore

Notre étude présente une réflexion à propos de espaces musicaux composables. Cette réflexion inclue l’usage intentionnel des qualités sonores perçues dans la construction de sons et donc dans la composition musicale. Nos recherches se trouvent à l’intersection entre le son, comme phénomène physique qui se propage dans un espace, les sensations spatiales qui peuvent être engendrées par la perception auditive de ses certaines caractéristiques, et la pratique de la composition musicale d’espaces de sons dans les œuvres. Nous développons l’idée d’une entité sonore composable dès sa microstructure. Nous la concevons par analogie avec les objets du monde visible et palpable. Nous utilisons les idées de volume, forme et matière ainsi que celles de position et de mouvement des objets matériels, comme métaphore pour concevoir des entités sonores complexes et des espaces musicaux composés dans lesquels elles seront intégrées. Cette entité sonore constituée d’un ensemble d’éléments disparates, permet le développement de réseaux opératoires manipulables dans, la pratique, par les compositeurs.

Characterization of an antioxidant surfactant-free topical formulation containing Castanea sativa leaf extract

Context: Inclusion of antioxidants in topical formulations can contribute to minimize oxidative stress in the skin, which has been associated with photoaging, several dermatosis and cancer. Objective: A Castanea sativa leaf extract with established antioxidant activity was incorporated into a semisolid surfactant-free formulation. The objective of this study was to perform a comprehensive characterization of this formulation. Materials and methods: Physical, microbiological and functional stability were evaluated during 6 months storage at 20 °C and 40 °C. Microstructure elucidation (cryo-SEM), in vitro release and in vivo moisturizing effect (Corneometer® CM 825) were also assessed. Results and discussion: Minor changes were observed in the textural and rheological properties of the formulation when stored at 20 °C for 6 months and the antioxidant activity of the plant extract remained constant throughout the storage period. Microbiological quality was confirmed at the end of the study. Under accelerated conditions, higher modifications of the evaluated parameters were observed. Cryo-SEM analysis revealed the presence of oil droplets dispersed into a gelified external phase. The release rate of the antioxidant compounds (610 ± 70 µgh−0.5) followed Higuchi model. A significant in vivo moisturizing effect was demonstrated, that lasted at least 4 h after product’s application. Conclusion: The physical, functional and microbiological stability of the antioxidant formulation was established. Specific storage conditions should be recommended considering the influence of temperature on the stability. A skin hydration effect and good skin tolerance were also found which suggests that this preparation can be useful in the prevention or treatment of oxidative stress-mediated dysfunctions.

Produção de Biodiesel em reator de ultrassons

A contínua subida dos preços dos combustíveis fósseis tradicionais aliada à crescente pressão por parte de várias instituições mundiais para uma política “verde” no que diz respeito aos combustíveis, levam a um aumento da procura dos biocombustíveis e é neste contexto que surge o biodiesel como um dos principais intervenientes. O biodiesel pode ser definido como um derivado éster monoalquílico de ácidos gordos de cadeia longa proveniente de fontes renováveis como óleos vegetais ou gorduras animais e que apresenta características semelhantes ao diesel de petróleo, podendo ser utilizado sem qualquer problema em motores de ignição por compressão. Este trabalho apresenta como principal objetivo o estudo da aplicação da tecnologia de ultrassons na produção de biodiesel. Foi utilizado neste trabalho como matéria-prima um óleo doméstico usado. Este óleo foi previamente filtrado sendo depois analisado o seu índice de acidez para avaliar o seu teor em ácidos gordos livres. O valor obtido para o índice de acidez do óleo foi de 1,91 mg KOH/g, um valor relativamente baixo permitindo a sua utilização sem ser necessário um tratamento inicial via esterificação para diminuir a acidez do mesmo. Foram realizados três ensaios de reação independentes, o primeiro recorrendo ao método tradicional de produção de biodiesel através de transesterificação e recorrendo a agitação mecânica e aquecimento, o segundo utilizando uma sonda de ultrassons com a potência de 500 W e um terceiro ensaio de reação utilizando uma sonda de ultrassons de 2000 W. Em todas as reações foi utilizada uma proporção de 1:5 de óleo usado e metanol e 0,5 % (em relação á massa de óleo utilizada) de catalisador metilato de sódio. Todas as alíquotas recolhidas durante os ensaios foram analisadas através de cromatografia gasosa de modo a determinar o conteúdo em ésteres presente em cada uma delas. A reação convencional teve uma duração total de 150 minutos e decorreu a uma temperatura de 65ºC e a agitação constante de 500 rpm. Ao longo da reação foram retiradas alíquotas de cerca de 25 ml, que foram tratadas de imediato e posteriormente analisadas de modo a estudar-se o comportamento da reação ao longo do tempo. A percentagem de ésteres metílicos no biodiesel obtida ao fim de 90 minutos foi de 81,3%. Em seguida realizou-se uma reação utilizando uma sonda de ultrassons de 500 W de potência mergulhada num recipiente reacional devidamente isolado com uma rolha de cortiça de modo a minimizar as perdas de metanol por evaporação. O tempo total de reação foi de 90 minutos e foram-se retirando alíquotas de cerca de 25 ml para acompanhar o desenrolar da reação, tendo-se obtido uma percentagem de ésteres metílicos de 85,9% ao fim dos 90 minutos. Foi realizada por fim um terceiro ensaio de reação utilizando uma sonda de 2000 W com uma duração total de 90 minutos, tendo-se obtido resultados pouco satisfatórios (77,7%), provavelmente devido a algum problema operacional relacionado com a sonda de ultrassons utilizada ou devido a uma geometria do reator pouco eficiente. Os produtos resultantes da reação convencional e da reação utilizando a sonda de ultrassons de 500 W, assim como o óleo utilizado como matéria-prima foram caracterizados em termos de índice de acidez, densidade a 15ºC e viscosidade a 40ºC.

Projeto de uma unidade de produção de biodiesel num reator ultrassónico pela via supercrítica

A concretização deste estágio na INCBIO teve como principal objetivo o projeto e dimensionamento de uma unidade de produção de biodiesel por transesterificação nãocatalítica num reator ultrassónico com condições supercríticas de pressão e temperatura. Com vista à concretização do trabalho, iniciou-se a realização do estudo do estado da arte relativo à produção de biodiesel, com particular enfoque na produção de biodiesel por via catalítica e por via supercrítica e na produção de biodiesel com uso de tecnologia ultrassónica. Conclui-se que nenhum estudo contempla a combinação simultânea da produção de biodiesel por via supercrítica através da tecnologia ultrassónica. Este estudo do estado da arte permitiu ainda definir as condições de temperatura, pressão e rácio mássico (250 °C, 95 bar e 1:1 respetivamente) a considerar no projeto da unidade de produção de biodiesel deste trabalho. Com base no estudo do estado da arte efetuado e com base nas características da matéria procedeu-se à definição do processo de produção de biodiesel. Para a definição do processo começou-se por elaborar o diagrama de blocos do processo (BFD) e o diagrama de fluxo do processo (PFD). Com base nos diagramas e na composição da matéria-prima, procedeu-se à quantificação dos reagentes (metanol) com base na estequiometria das reações envolvidas e ao cálculo do balanço de massa. O balanço de massa foi calculado com base na estequiometria das reações envolvidas e foi também calculado através do software de simulação ASPEN PLUS. Após o cálculo do balanço de massa elaborou-se o diagrama de tubulação e instrumentação (P&ID), que contém todos os equipamentos, válvulas, instrumentação e tubagens existentes na unidade. Após a definição do processo e cálculo do balanço de massa procedeu-se ao dimensionamento mecânico e cálculo hidráulico dos tanques, tubagem, bombas, permutador de calor, reator ultrassónico, válvulas de controlo e instrumentação de acordo com as normas ASME. Nesta fase do trabalho foram consultados diversos fornecedores possíveis para a compra de todo o material necessário. O dimensionamento mecânico e cálculo hidráulico efetuados permitiram, entre outras informações relevantes, obter as dimensões necessárias à construção do layout e à elaboração do desenho 3D. Com os resultados obtidos e desenhos elaborados, é possível avançar com a construção da unidade, pelo que pode-se inferir que o objetivo de projetar uma unidade de produção de biodiesel num reator ultrassónico com condições supercríticas foi alcançado. Por fim, efetuou-se uma análise económica detalhada que possibilita a comparação de uma unidade de produção de biodiesel por via catalítica (unidade de produção da INCBIO) com a unidade de produção de biodiesel num reator ultrassónico com condições supercríticas (unidade projetada neste trabalho). Por questões de confidencialidade, não foram revelados maior parte dos resultados da análise económica efetuada. No entanto, conclui-se que os custos de construção da unidade de produção de biodiesel num reator ultrassónico com condições supercríticas são mais baixos cerca de 35 a 40%, quando comparados com os custos de construção da unidade de produção de biodiesel por via catalítica, evidenciando assim que a combinação em simultâneo das condições supercríticas com a tecnologia ultrassónica possibilita a diminuição dos custos de produção.

Influência dos Ciclos Térmicos na Soldadura do Aço GRAU 91- SA213 T91 / SA 335 P91

A indústria metalomecânica nacional possui uma larga tradição no fabrico de equipamentos de elevada qualidade nas mais diversas vertentes. Seja em moldes, colunas de geradores de energia eólica, torres de telecomunicações, equipamento para a agropecuária, básculas de camiões ou simplesmente em silos, a indústria metalomecânica portuguesa é reconhecida internacionalmente pela sua competitividade e qualidade. Sectores como o da maquinagem, estampagem e soldadura mantêm viva a economia nacional, exportando produtos e serviços de engenharia que são largamente reconhecidos pelas empresas estrangeiras, tanto na Europa como em África e na América. O sector da construção soldada teve sempre uma forte tradição no nosso país, conhecendo um novo impulso com o fabrico de estruturas metálicas para geradores de energia eólica e torres de telecomunicações. Atualmente esta indústria mantém viva a sua atividade devido a um forte ’know-how’ nesta matéria e a uma qualidade invejável. Apesar do forte ‘know-how’ já existente, esta indústria está constantemente a ser solicitada para novos desafios, passando pela necessidade da aplicação de novos materiais os quais trazem sempre requisitos específicos aos processos, necessitando ser estudados com pormenor. Este estudo baseia-se na necessidade de uma empresa industrial portuguesa precisar de realizar equipamentos em construção soldada com base em aço do tipo Cr-Mo, grau 91, cuja soldadura é tradicionalmente bastante complicada. A realização dos adequados tratamentos ao material, quer antes, quer depois da soldadura, são a garantia de que a qualidade final do produto atinge os níveis exigidos pelos clientes. Assim, o presente estudo, com uma forte componente experimental, permitiu determinar com sucesso quais as melhores condições para o ciclo térmico na soldadura que podem ser aplicadas a esta liga, para que os resultados obtidos possam exibir a qualidade desejada.