Avaliação da vida em fadiga de ganchos

O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento em fadiga de um gancho reduzido do tipo empregado como conector/desconector para plataformas flutuantes de extração de petróleo. Ganchos são componentes mecânicos muito utilizados em aplicações industriais e dimensionados segundo os critérios da mecânica estática. A sua utilização em estruturas offshore é recente e requer a avaliação de seu desempenho em fadiga. A influência de tensões residuais compressivas na seção mais solicitada do gancho foi avaliada nos ensaios. Estas tensões foram geradas por um teste de carga que implica em um esforço de tração que ultrapassa o limite elástico do material. A região da superfície do gancho que sofreu deformação plástica fica comprimida pelo restante do material do gancho carregado no regime elástico que tenta retornar. O mesmo efeito é observado na autofretagem de tubos ou shot peening de componentes aeronáuticos. Foram utilizados ganchos DIN 0.12, que apresentam dimensões reduzidas, para a caracterização mecânica através de ensaios de fadiga e a determinação da curva de Wöhler. Esses ensaios envolveram a comparação entre os ganchos que sofreram a carga de pré-teste (com tensões residuais) e os que não sofreram. Também foi avaliada a influência de defeitos de fundição na vida em fadiga dos ganchos. Os ganchos foram caracterizados metalurgicamente através de análise microestrutural e tamanho de grão ASTM utilizando-se Microscopia Óptica e Eletrônica de Varredura. Foram efetuadas medições de tensões residuais através do Método do Furo em ganchos instrumentados com extensômetros resistivos elétricos. As tensões residuais compressivas induzidas pelo teste de carga tiveram grande influência nos testes de fadiga, aumentando a performance dos ganchos e assegurando sua integridade estrutural.

Impacto automotivo em populações de Ctenomys minutus na planície costeira do RS : avaliação do teor de metais tóxicos e medição de lipoperoxidação

Os metais presentes no material particulado lançado pelas emissões veiculares, quando em grandes concentrações podem apresentar toxicidade aos organismos vegetais e animais. Metais de transição, são na maioria das vezes indutores da formação de radicais livres nos sistemas biológicos, causando uma consequente peroxidação de moléculas orgânicas. A peroxidação de lipídios é uma evidência da injúria causada por radicais livres. Os objetivos deste trabalho são verificar o impacto ambiental causado por tráfego automotivo com caracterização da concentração de metais tóxicos em diferentes compartimentos ambientais em áreas próximas a estradas e a sua correlação com a formação de lipoperóxidos na citada espécie. Foram capturados indivíduos de Ctenomys minutus (em três locais e nas quatro estações do ano) com auxílio de armadilha do tipo Oneida-Victor n° zero e anestesiados com Zoletil. De cada animal foi retirado 1 a 2 ml de sangue de cada animal para quantificação de subprodutos da lipoperoxidação Em cada ponto de amostragem foram retiradas alíquotas de pêlos e pelotas fecais do animal, de vegetação da qual o animal se alimenta e de solo para formação de amostras compostas representativas do ponto de coleta. Foi dosada a concentração de Cd, Ni, Pb e Zn via atomização eletrotérmica em Forno de Grafite ou via atomização em Espectrofotômetro de Chama. Em relação aos aspectos ambientais, o estudo possibilitou a avaliação do grau de contaminação de metais tóxicos em compartimentos do ambiente em estudo, assim como a avaliação de alguns efeitos biológicos causados pelas emissões veiculares em Ctenomys minutus.

Estudo do desempenho em fadiga do componente tibial metálico de um modelo de prótese total de joelho

A substituição total de uma articulação de joelho é uma técnica amplamente usada para corrigir os danos irreversíveis na juntas originais, causadas por patologias como osteoartrite e artrite reumatóide. Com o aumento número de pacientes jovens e mais ativos, a evolução na técnica da substituição da articulação total de joelho visando desempenho de longo prazo passa a ser uma demanda crítica. Portanto, na tentativa de evitar as falhas prematuras e prolongar a vida em serviço como um todo, as modificações na bandeja tibial podem produzir erros fundamentais. O design da bandeja tibial é um importante fator, porque a sua fratura pode ocorrer em função de elementos geométricos da mesma, como raios de concordância e cantos vivos. A escolha do material e do processo de fabricação também são importantes. No tocante a rota de fabricação, pode ser visto que as ligas forjadas tem o maior limite de fadiga, se comparado com as obtidas pelo processo de fundição. Entretanto, a combinação das técnicas de desenho assistido por computador (CAD), engenharia assistida por computador (CAE) e manufatura assistida por computador (CAM) podem ser uma solução rápida e barata para alcançar melhores características das bandejas tibiais. Contudo, testes pré-clínicos devem ser executados para garantir que as bandejas tibiais não falharão prematuramente devido à fadiga. As técnicas de metalografia, microdureza e espectrometria foram empregadas neste trabalho com o objetivo de caracterizar metalurgicamente a liga de aço inoxidável atualmente empregada. A rugosidade superficial foi avaliada, assim como o número de ciclos para a iniciação das trincas. Com a utilização do método de elementos finitos, verificou-se o ponto de maior tensão e, aliado ao estudo de fractografia, foi determinado o modo de falha Os resultados indicaram que o material atualmente empregado não está em conformidade com todos os requisitos das normas vigentes, de forma que um material alternativo é sugerido. Com o objetivo de melhorar a resistência à fadiga sem apresentar problemas de ordem clínica, cinco geometrias foram propostas e os resultados da análise de tensões pelo método de elementos finitos indicaram um grande potencial de aumento da vida em fadiga.

Avaliação da qualidade de Leporinus obtusidens (Piava) comercializada no Mercado Público de Porto Alegre através de metais-traço advindas do lago Guaíba, RS

Durante o ano de 2003 foram realizadas coletas sazonais de peixes do Lago Guaíba, Porto Alegre, Sul do Brasil. Os metais cádmio, cobre, cromo e zinco foram utilizados como indicadores químicos na avaliação da qualidade ambiental da ictiofauna, sendo representada pela espécie Leporinus obtusidens (piava). Os exemplares de piava foram capturados dentro de três grandes regiões do Lago: Região Norte, próximo ao Canal do Jacuí; Região Central, em frente à cidade de Porto Alegre e Região Sul, junto à ponta de Itapuã. Conteúdo de metais em amostras de fígado e músculo de cada exemplar foram avaliados por espectrofotometria de absorção atômica. Os resultados demonstram que há diferenças na acumulação entre os tecidos de machos e fêmeas, com machos acumulando mais no músculo do que no fígado e fêmeas apresentando comportamento contrário. Considerando os locais de captura, o Ponto Central apresentou as maiores concentrações de cobre (músculo), cádmio (fígado) e zinco (músculo); e entre as estações de captura, os indivíduos coletados durante o verão apresentaram as maiores concentrações de todos os metais analisados. Apesar disso, nenhum indivíduo amostrado apresentou-se inapto para o consumo humano, atestando a qualidade ambiental da ictiofauna do Lago Guaíba para os metais estudados.

Biomonitoramento de metais em suspensão atmosférica na sub-bacia do Arroio Sapucaia, RS - Brasil

A degradação da qualidade do ar troposférico, especialmente em áreas de grande densidade humana, e a interferência desta degradação em organismos vivos motivou este trabalho. As alterações da qualidade do ar podem causar danos e mudanças significativas em ecossistemas e afetar de modos diversos e cada vez mais acentuados, a qualidade de vida de todos os organismos, incluindo as populações humanas. Os diversos poluentes atmosféricos gerados pelas atividades antrópicas da região sofrem dispersão com os ventos atingindo áreas onde a geração destes poluentes é muito baixa, provocando o repasse dos mesmos por deposição seca ou pela precipitação com a chuva aos demais compartimentos abióticos e à cadeia trófica. Por dependerem exclusivamente de material abiótico de origem atmosférica, foram selecionados indivíduos de duas espécies de liquens, Rimelia simulans (Hale) Hale & Fletcher e Canomaculina sp., e uma bromeliácea, Tillandsia usneoides (L.) Linnaeus (Barbade- pau), coletados em Tainhas, área considerada como de baixo impacto ambiental. Estes indivíduos foram expostos em três diferentes áreas da bacia hidrográfica do arroio Sapucaia, durante um período de dez meses, com a intenção de verificar a relação das variações nas concentrações dos elementos alumínio, cálcio, chumbo, cobre, ferro, lítio, magnésio, manganês, mercúrio, potássio, sódio e zinco em massa seca de seus tecidos e as concentrações destes mesmos elementos em material particulado da baixa troposfera. As áreas de exposição apresentaram diferenças nas concentrações atmosféricas dos elementos, com maiores concentrações médias anuais em material particulado coletado na área industrial, e menores na área rural. A área urbana apresentou a maior média apenas para o elemento sódio. As três espécies expostas evidenciaram comportamentos diferenciados em relação à assimilação e bioacumulação destes elementos. Os elementos alumínio, chumbo, cobre, ferro, lítio e sódio foram concentrados nas três espécies, que apresentaram diminuição nas concentrações de potássio. Os dois liquens apresentaram comportamento semelhante na concentração de cobre, sendo estatisticamente evidenciadas, como bioacumuladoras deste elemento. A bioacumulação de zinco ocorreu de modo mais lento que a de cobre, mas de modo bastante similar nos dois liquens. Os indivíduos das três espécies, coletados em Tainhas apresentaram altas concentrações de mercúrio, que foram diminuindo com o tempo de exposição nas três áreas da bacia do arroio Sapucaia. Os resultados indicam que R.simulans e Canomaculina sp. são mais sensíveis que T.usneoides às alterações ambientais a que foram expostas. Os resultados obtidos para esta última sofreram interferência devida à ação de predadores durante o período de primavera. Mesmo com estas interferências é possível observar alterações nas concentrações dos elementos analisados nas três espécies, que podem ser atribuídas tanto às concentrações dos mesmos na atmosfera, à interferência de outros contaminantes ou a fatores climáticos que possam alterar o comportamento destas espécies em relação à assimilação dos elementos. A aplicação de geoprocessamento evidenciou as relações entre as concentrações atmosféricas de Ca, Fe e Zn e suas nas três espécies, bem como as diferenças e semelhanças entre concentrações atmosféricas dos outros elementos e as acumuladas pelas espécies.

Estudo da susceptibilidade à corrosão sob tensão e à corrosão : fadiga do aço API X65 aspergido termicamente utilizado em componentes offshore

Aços de alta resistência mecânica, aspergidos termicamente, são os materiais mais adequados para garantir o bom desempenho de certos componentes de plataformas offshore, expostos a situações severas de carregamento em água do mar. A literatura apresenta vários estudos relativos ao efeito combinado entre esforços mecânicos e o meio agressivo, em aços de alta resistência, entretanto, poucos avaliam o desempenho desses aços aspergidos metalicamente. A susceptibilidade à corrosão sob tensão e à corrosão-fadiga, de um aço de alta resistência mecânica aspergido termicamente, empregado em componentes de plataformas offshore, foi avaliada mediante as técnicas de ensaio de tração com baixa taxa de deformação, ensaio de fadiga por flexão em três pontos e metalografia da fratura. Os ensaios foram realizados em água do mar sintética ao potencial de corrosão e à um potencial catódico, utilizando-se amostras de aço revestidas termicamente com zinco e alumínio pelo processo de aspersão com plasma spray. O comportamento de amostras ensaiadas ao ar foi usado como parâmetro para avaliação do desempenho do aço em água do mar. Os resultados obtidos indicam que o aço revestido é susceptível à corrosão sob tensão e à corrosão fadiga em água do mar, sendo que o mecanismo de fragilização envolve a ruptura prematura dos revestimentos e a participação do hidrogênio.

Análise do mercado de fundição dos metais ferrosos no Brasil

Analisa o mercado atual de fundição dos metais ferrosos no Brasil. Procura demonstrar que o mercado de fundição está em declínio, explorando as prováveis causas. Tenta definir as perspectivas futuras do mercado, citando as oportunidades e os problemas do setor. Aponta o impacto causado pela mecanização e automação das fundições

Impactos dos metais e do câmbio na indústria brasileira

Nos últimos anos, o aumento do preço dos metais vem sendo acompanhado por uma forte valorização do câmbio real dos principais exportadores deste tipo de produto, inclusive do câmbio real brasileiro. Com um câmbio real aparentemente valorizado e com um crescimento do PIB abaixo da média dos países em desenvolvimento, a política macroeconômica brasileira vem sofrendo fortes críticas sobre o patamar de sua moeda e sua conseqüência para a indústria brasileira. O objetivo destes trabalho é analisar a relação existente entre o preço das commodities metálicas e o câmbio real dos países, com destaque especial para o câmbio real brasileiro. Estabelecida esta relação examinaremos os impactos que o preço dos metais tem na indústria brasileira e nas exportações brasileiras, seja diretamente ou indiretamente via a valorização do câmbio real que será observada na primeira parte do trabalho. Os resultados nos revelam o que o aumento do preço dos metais foi realmetne relevante para a apreciação do câmbio nos países exportadores e também para o Brasil. Apesar de alguns setores sofrerem impactos no longo prazo, tanto diretos quanto através da apreciação cambial, do aumento do preço do metais, não há evidências suficientes do que se costuma chamar de Dutch Disease, que seria uma deterioração generalizada da indústria brasileira.

Emprego da sulfatação na recuperação de metais de lodos galvânicos

Este trabalho relata um estudo de sulfatação, em escala laboratorial, com objetivo de propor um tratamento para a recuperação seletiva de determinados metais presentes em lodos galvânicos (LG). Os metais de interesse são cobre, zinco e níquel e o agente promotor da sulfatação é a pirita, obtida de rejeitos de carvão mineral. A particularidade deste tratamento é o emprego simultâneo de dois resíduos perigosos como matériasprimas. Estes resíduos são gerados em grande quantidade em sítios de extração de carvão (rejeito piritoso) e empresas galvânicas (lodo galvânico). Os resíduos foram caracterizados por fluorescência de raios X (XRF), distribuição granulométrica e percentual de umidade. A caracterização química apresentou lodos com alta concentração de cobre, maior do que 14% (base seca). Na etapa de sulfatação, o lodo galvânico foi misturado com o rejeito piritoso e os parâmetros avaliados foram: razão lodo galvânico/rejeito piritoso, temperatura de sulfatação e tempo de patamar. Depois da sulfatação, o produto da reação foi lixiviado com água, em temperatura ambiente, por 15 min. Nesta etapa hidrometalúrgica, os parâmetros variáveis foram tempo de lixiviação e concentração de sólidos na polpa.As condições que melhor refletem o compromisso de recuperar os metais de interesse e a viabilidade econômica do processo foram alcançados com a razão 1:0,4 lodo galvânico/rejeito piritoso, 90 min de patamar e 550ºC de temperatura de sulfatação, para a etapa pirometalúrgica e 15 min de lixiviação e 14g.L-1 de sólidos em polpa como condições hidrometalúrgicas. Estas condições propiciaram a recuperação de 60% de zinco, 49% de níquel e 50% de cobre.

Projeto, construção e teste de equipamento para ensaios de fadiga de risers flexíveis

Apesar da vida em fadiga de risers flexíveis ser de grande importância na explotação “off-shore”, os dados disponíveis são bastante restritos. A interação entre as suas várias camadas, as inúmeras combinações realizadas entre elas para se obter diferentes características e os recentes avanços em termos de materiais, nos obrigam a estudá-los constantemente. Este trabalho tinha como objetivo principal a construção de um equipamento para possibilitar o estudo da vida em fadiga de risers, através de movimentos de tração combinada com flexão, referentes ao teste “a” da classe II da norma API 17B, bem como todos os outros testes da classe I da referida norma. Foram projetadas a estrutura e todos os demais componentes, que posteriormente foram redimensionados pelos resultados obtidos em simulações numéricas (elementos finitos). Posteriormente, de posse de todos os componentes, realizou-se a montagem do equipamento, seguida de um teste final, que foi acompanhado por uma análise extensométrica dos principais pontos da estrutura. A conclusão básica deste trabalho foi obtida através da comparação das análises por elementos finitos e extensométrica, onde foi constatado que o equipamento estava apto a entrar em operação para a realização de ensaios estáticos ou dinâmicos, observando-se apenas algumas restrições comentadas.

O método da extensão virtual da trinca na fadiga por contato do tipo "spalling"

O estudo dos mecanismos de fadiga por contato tem grande relevância para o estudo dos componentes mecânicos que estão sujeitos ao desgaste. O desgaste é um tipo de falha que ocorre na maioria dos componentes que trabalham em contato. Atualmente para prever o desgaste são utilizados métodos experimentais que permitem ajustar curvas semi-empíricas, ou seja, o resultado depende de vários testes que além de caros são demorados. Com o aumento da competitividade na indústria, o tempo se tornou artigo de luxo e com isso o aprimoramento dos modelos de cálculo e das simulações numéricas são muito bem justificados. O estudo aprofundado do mecanismo de fratura por contato sem dúvida pode dar subsídios para um melhor projeto do componente mecânico e assim conseguir predizer com maior precisão quando a falha por desgaste ocorrerá e assim evitar falhas catastróficas e paradas de máquinas não programadas gerando grandes prejuízos e também risco de vidas humanas Este estudo apresenta um modelo numérico utilizando o método dos elementos finitos computacional para a simulação do spalling em componentes mecânicos sujeitos à fadiga de contato. O modelo foi simplificado para duas dimensões e foi considerado estado plano de deformações. Este estudo apresenta uma aproximação na aplicação dos conceitos da Mecânica da Fratura para estimar a vida de componentes mecânicos. O resultado do modelo numérico é confrontado qualitativamente com resultados práticos. A geometria dos pits assim como as relações entre o Fator de intensidade de tensões e o tamanho da trinca é apresentado.

Avaliação da vida em fadiga de uniões parafusadas : estudo de caso

Parafusos utilizados para fixação de partes submetidos a carregamentos cíclicos, inerentemente estão sujeitos à falhas por fadiga. O presente trabalho está apoiado no estudo do conjunto carcaça/corrediça de um compressor fixado por parafusos prisioneiros - ISO M24x3. Os prisioneiros que fixam o flange da corrediça falham prematuramente por fadiga. Assim, este trabalho tem como objetivos desenvolver uma metodologia para otimizar o desempenho em fadiga do conjunto parafusado. Numa primeira fase foram realizados ensaios em parafusos de mesmas dimensões, porém de classes e processos de fabricação diferentes, para poder-se avaliar o melhor processo de fabricação no desempenho em fadiga. Observou-se que o processo de laminação da rosca seguido de tratamento térmico é o mais adequado para o caso em estudo. Em uma etapa seguinte, instrumentaram-se os prisioneiros utilizando strain gauges com os componentes em condições de serviço, para avaliar a deformação dos parafusos desde a aplicação do torque de aperto durante a montagem e acionamento do compressor até a operação em sua carga máxima. Observou-se que, apesar dos parafusos estarem submetidos à cargas dentro do regime de segurança, apresentam dispersão da pré-carga e baixa protensão de aperto. Posteriormente, foram realizados outros ensaios em laboratório com dispositivos projetados especialmente para reconstruir o flange do compressor em estudo. O dispositivo procurou traçar as características dimensionais e materiais semelhantes do conjunto carcaça/corrediça. Tem-se como conclusão principal deste trabalho, que na configuração atual de união do flange com a carcaça, resulta num baixo índice de aperto que é verificado através das cargas máximas que são transferidas diretamente ao parafuso. Por fim, verificou-se que aumentando o comprimento do parafuso através da inserção de uma bucha extensora, aumenta a vida em fadiga dos componentes de união.

Desenvolvimento de ensaios de corrosão-fadiga para juntas soldadas de aço API 5L X60

Este trabalho tem por objetivo desenvolver um equipamento de ensaios para avaliar a vida de juntas soldadas, provenientes de tubulações para extração de petróleo, submetidas à corrosão-fadiga. Para atingir este objetivo foi estudado em que condições de corrosãofadiga uma tubulação esta exposta em alto mar sendo então definidos os parâmetros mais relevantes para serem reproduzidos em laboratório em corpos de prova menores. Nesta etapa foram definidos quais seriam os parâmetros de ensaio que o equipamento deveria atender. O equipamento foi construído para ensaiar uma junta soldada circunferencial por flexão a quatro pontos através de um sistema hidráulico com controle de carga com uma freqüência de 0,2 Hz e razão de carregamento, R=0,1. Para validar o equipamento foi usado um corpo de prova instrumentado com extensômetros resistivos para comparar o a carga calculada com a experimental e determinar se o nível de carregamento se mantêm constante ao longo dos ensaios. Foi levantada uma curva de fadiga com o equipamento desenvolvido e comparada com uma curva de fadiga feita ao ar do mesmo material em uma máquina servo hidráulica MTS.

Remoção de metais pesados em efluentes sintéticos utilizando vermiculita como adsorvente

Heavy metals are used in many industrial processestheirs discard can harm fel effects to the environment, becoming a serious problem. Many methods used for wastewater treatment have been reported in the literature, but many of them have high cost and low efficiency. The adsorption process has been used as effective for the metal remoal ions. This paper presents studies to evaluate the adsorption capacity of vermiculite as adsorbent for the heavy metals removal in a synthetic solution. The mineral vermiculite was characterized by differents techniques: specific surface area analysis by BET method, X-ray diffraction, raiosX fluorescence, spectroscopy in the infraredd region of, laser particle size analysis and specific gravity. The physical characteristics of the material presented was appropriate for the study of adsorption. The adsorption experiments weredriveal finite bath metod in synthetic solutions of copper, nickel, cadmium, lead and zinc. The results showed that the vermiculite has a high potential for adsorption, removing about 100% of ions and with removal capacity values about 85 ppm of metal in solution, 8.09 mg / g for cadmium, 8.39 mg/g for copper, 8.40 mg/g for lead, 8.26 mg/g for zinc and 8.38 mg/g of nickel. The experimental data fit in the Langmuir and Freundlich models. The kinetic datas showed a good correlation with the pseudo-second order model. It was conducteas a competition study among the metals using vermiculiti a adsorbent. Results showed that the presence of various metals in solution does not influence their removal at low concentrations, removing approximat wasely 100 % of all metals present in solutions

Impregnação de metais em xisto retortado para uso como adsorventes

Concern with the environment has lead to an increase in the research for new adsorption techniques, low cost adsorvent materials and with high availability. Many works search the development of higher selectivity modified adsorvents. The Brazil has the second world reserve of oiled shale, because of it, the use of that reject is of great interest. This study has the goal of characterize and analyze the retorted shale, reject of the pirobetuminous shale pyrolysis, and the retorted shale modified through the humid impregnation method, wich the precursors were the metals nitrates ( Cobalt, Nickel and Copper), to the usage has adsorvent materials. The samples were characterized chemically, textually and structurally by the X ray fluorescence (XRF), BET, X ray diffraction (XRD) and scanning electronic microscopy (SEM) techniques. The impregnated samples showed a reduction in the superficial area and in the pore volume when compared with the retorted shale. Besides that, diffractions referred to the impregnated metals where observed in the XRD analysis, wich were the same metals detected in the XRF and SEM analysis. The materials showed homogeneity in it s composition. The results shows that the materials presents adequate adsorption characteristics