Avaliação da auto-suficiência energética na indústria nacional arrozeira

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia mecânica

Verificação da influência do uso de metacaulim de alta reatividade nas propriedades mecânicas do concreto de alta resistência

Atualmente, tem-se cada vez mais adotado o uso de pozolanas de alta reatividade como ferramenta para a obtenção do concreto de alta resistência (CAR). As pozolanas de alta reatividade dividem-se em sílica ativa, cinza de casca de arroz e o metacaulim de alta reatividade (MCAR). O estudo focalizando o efeito da sílica ativa e cinza de casca de arroz no concreto já se encontra em estado adiantado, principalmente quando se refere à sílica ativa. Contudo, esta situação não se repete quando se focaliza o uso do MCAR, visto que o estudo em relação ao efeito deste material no concreto encontra-se em um estágio inicial, principalmente quando refere-se ao Brasil. O MCAR é oriundo do processo de calcinação em temperaturas entre 400ºC e 950ºC e posterior processo de moagem de argilas com altos teores de caulinita, como a argila caulinítica e o caulim. A elevada finura obtida no MCAR é o principal diferencial deste material em relação ao metacaulim. Além destas argilas, tem-se também buscado atualmente o uso de outros materiais, como os resíduos provenientes da indústria do papel, para a produção do MCAR. Esta nova opção, além do resultado técnico, ainda apresenta como vantagem o caráter ecológico decorrente do uso de um resíduo industrial. Assim sendo, o objetivo principal deste trabalho foi avaliar o uso do MCAR, decorrente de resíduo industrial, nas propriedades mecânicas do concreto, mais especificamente na resistência à compressão, resistência à tração na compressão diametral, resistência à tração na flexão, módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson. Na realização deste trabalho variou-se os teores de substituições de MCAR, as relações água/cimento e as idades de rompimento dos corpos-de-prova. A metodologia baseou-se em ensaios laboratoriais e no uso de ferramentas estatísticas para validação dos resultados Em paralelo realizou-se um estudo da microestrutura utilizando-se o microscópio eletrônico de varredura, a difração de raios-x, a análise termodiferencial e termogravimétrica, a titulometria e a porosimetria por intrusão de mercúrio, visando um melhor entendimento do comportamento obtido nos ensaios mecânicos. Com base nesses ensaios, foram propostas equações a partir dos parâmetros estudados, que indicaram, em todos os ensaios mecânicos realizados, melhorias decorrente do efeito pozolânico e filer do MCAR. A ratificação destes efeitos foi obtida nos ensaios realizados na microestrutura. Na comparação com os resultados relatados com o uso da cinza de casca de arroz e com a sílica ativa, obtidos em ensaios com metodologia e materiais semelhante, verificou-se um comportamento similar a estes materiais. Conclui-se com um resumo dos resultados obtidos neste trabalho que evidenciam claramente a possibilidade do uso do MCAR na produção do CAR.

Efeito das adições minerais na resistividade elétrica de concretos convencionais

Uma vez que a armadura se encontre despassivada, o processo de corrosão vai depender basicamente de dois fatores, que são a resistividade elétrica do concreto e do acesso de oxigênio à armadura. A resistividade elétrica do concreto pode atuar como acelerador ou retardador do processo corrosivo, dado que baixos valores de resistividade significam fácil mobilidade iônica, enquanto que altos valores de resistividade implicam numa baixa mobilidade iônica. De acordo com sua composição e características, o concreto pode ter diferentes valores de resistividade elétrica. Assim, este trabalho objetiva comparar o efeito de diferentes tipos de adição e cimentos na resistividade elétrica aparente de concretos convencionais. São pesquisados concretos com adição de sílica ativa e cinzas de casca de arroz (0, 6 e 12%) cimento CP V -ARI e cimento CP IV 32 e relação água/aglomerante a 0,5, 0,65 e 0,8. Os valores de resistividade elétrica foram obtidos pelo método de Wenner (Método dos 4 eletrodos), em tres situações distintas de exposição do concreto (câmara úmida, câmara climatizada e submerso). Paralelamente foram realizados ensaios de resistência à compressão axial, índice de vazios, grau de saturação dos poros e perda de massa pela evaporação da água. Os resultados obtidos permitiram concluir que, dependendo do tipo de adição ou tipo de cimento, existe um incremento significativo na resistividade elétrica. Foi observado que, de acordo com o ambiente de exposição, o fator mais significativo para a resistividade elétrica foi o tipo de adição ou o tipo de cimento. Também foi possível observar que a influência do ambiente é significativa, evidenciando a importância do grau de saturação dos poros do concreto para a propriedade pesquisada.

Método para dosagem de concretos auto-adensáveis

O concreto auto-adensável (CAA) vem sendo descrito por muitos pesquisadores como uma grande revolução ocorrida na tecnologia do concreto. Sua utilização, apesar de estar aumentando consideravelmente, ainda é pequena, se forem analisadas todas as vantagens que este material permite obter. Um dos motivos para esta sub-utilização é a falta de métodos de dosagem experimental, que permite a determinação da proporção exata dos materiais, de forma econômica e racional. Neste trabalho foi proposto um método de dosagem para concretos auto-adensáveis, com materiais locais e econômicos. Para comprovar a eficiência do método de dosagem proposto, foram realizados CAA com materiais finos distintos, dois pozolânicos (metacaulim e cinza de casca de arroz) e um não pozolânico (fíler calcáreo), primeiramente com, e, após, sem aditivo modificador de viscosidade (VMA). Observou-se que os CAA com cinza de casca de arroz foram os mais viáveis economicamente. Também observou-se que a utilização do VMA não interfere no custo dos concretos, porém reduz a relação água/aglomerante, permitindo, assim, a possibilidade de redução de consumo de aglomerantes, para uma mesma faixa de resistência à compressão. Após este estudo experimental, observou-se que é possível dosar CAA através do método proposto, de forma que o custo deste, para uma mesma faixa de resistência à compressão, seja próximo ou até inferior ao do concreto convencional.

Estudo da corrosão do aço, induzida por carbonatação, em concretos com adições minerais

As pesquisas com o concreto buscam cada vez mais alternativas para melhorá-lo em desempenho, não apenas nas resistências mecânicas, mas também e principalmente quanto à sua durabilidade. Para isso, a utilização das adições minerais nos concretos, principalmente a partir da década de 80, no Brasil, passaram a fazer parte dos experimentos, em função dos benefícios que trazem para minimizar os problemas patológicos de deterioração do material. No entanto, estudos em concretos com essas adições precisam ser melhor investigados, especialmente na proteção da armadura contra a corrosão. Em vista disso, o presente trabalho teve como objetivo principal avaliar o desempenho dos concretos com e sem adições minerais frente à corrosão do aço induzida por carbonatação acelerada. Foram pesquisados, nas relações água/aglomerante (a/ag) nominais de 0,50, 0,60 e 0,70, cinco tipos de concreto, sendo quatro com adições minerais (substituição em massa): cinza volante 25% e 50%, cinza de casca de arroz 25% e escória granulada de alto-forno 70% e um sem adição: 100% cimento CPV-ARI, tomado como referência. Os concretos foram curados por 49 dias em câmara úmida e, em seguida, passaram por um processo de précondicionamento para equilíbrio de umidade interna até completarem 91 dias, segundo recomendações da RILEM-TC116/1999. O processo da corrosão foi induzido por carbonatação (10% de CO2 em volume) e acelerado por ciclos de molhagem/secagem, sendo avaliado através das técnicas eletroquímicas do potencial de corrosão e resistência de polarização bem como do ensaio de perda de massa gravimétrica. Também foram realizados os ensaios complementares de resistência à compressão axial, permeabilidade a gases, absorção capilar d’água, profundidade de carbonatação e pH. Os resultados mostraram que os concretos feitos com adições minerais, principalmente aqueles com altos teores (cinza volante/50% e escória/70%), apresentaram menor proteção para o aço contra a corrosão, quando comparados com o concreto de referência, feito somente com cimento. Portanto, no contexto das presentes condições experimentais, concluiu-se que os concretos com os tipos e teores de adições minerais estudados, para resistências à compressão ≤ 40 MPa e relações a/ag ≥ 0,50, não apresentaram desempenhos adequados no tocante à corrosão do aço induzida por carbonatação, necessitando, no entanto, de mais experimentos que comprovem tal comportamento para concretos em estruturas reais.

Poliuretanas a partir de polióis de óleo de soja

O desenvolvimento de novos materiais a partir de fontes naturais renováveis tem crescido muito, não somente devido às questões relacionadas aos problemas ambientais, mas também pelo fato desses materiais poderem apresentar propriedades diferenciadas daqueles de origem petroquímica. Os óleos vegetais, formados por triglicerídeos de ácidos graxos, fornecem uma excelente plataforma para síntese de materiais poliméricos. O objetivo deste trabalho foi o estudo da preparação e da relação estrutura-propriedade de poliuretanas (PUs) obtidas a partir de polióis de óleo de soja. A influência da funcionalidade do poliol de óleo de soja (índice de OH mgKOH/g), da estrutura química do diisocianato (cadeia rígida -diisocianato de tolileno-TDI e 4,4-diisocianato de difenilmetano-MDI ou flexível -1,6-diisocianato de hexametileno-HDI) - e das condições reacionais (tempo e temperatura) foram investigadas. As poliuretanas foram caracterizadas através de análises dinâmico-mecânicas (DMTA) e termogravimétricas (TGA), testes de inchamento, dureza e densidade. Poliuretanas obtidas a partir de polióis de óleo de soja com funcionalidade de 1,9 a 3,2, resultaram em materiais termofixos com diferentes densidades de reticulação e temperaturas de transição vítrea. As poliuretanas preparadas com isocianatos aromáticos MDI e TDI apresentaram maior Tg que o polímero obtido com o isocianato de cadeia flexível (HDI). Neste trabalho, também foram obtidos compósitos de poliuretanas preparadas a partir de polióis de óleo de soja e TDI com cargas naturais. Utilizou-se o xisto retortado, em diferentes porcentagens mássicas, e a cinza de casca de arroz com porcentagem mássica de 10%. As propriedades desses compósitos foram avaliadas através de ensaios de tensão-deformação e testes de dureza. Análise em microscópio eletrônico de varredura foi utilizada para observar a interação polímero/carga. O compósito preparado com 10% de cinza de casca de arroz apresentou uma melhor interação com a matriz polimérica quando comparado ao xisto retortado.

Corrosão do aço induzida por íons cloreto : uma análise crítica das técnicas eletroquímicas aplicadas ao sistema aço-concreto com ou sem pozolana

O objetivo deste estudo foi investigar o processo de corrosão no aço embutido nos concretos com relação a/agl 0,40; a/agl 0,50 e a/agl 0,70, com substituição parcial do cimento por 30% de cinza da casca de arroz (CCA), 25% ou 50% de cinza volante (CV), expresso por massa de cimento, obtendo-se concretos convencionais com resistência mecânica variando entre 17 e 51 MPa, aos 28 dias de idade. O processo de corrosão foi induzido pelos íons cloreto, por exposição aos ciclos de imersão em solução com 3,5% NaCl e secagem ao ar, durante um longo período de exposição (5 anos). Foram apresentados os resultados obtidos das propriedades físicas (resistência mecânica à compressão axial, índice de vazios e absorção de água) e propriedades elétricas (queda ôhmica, resistência e capacitância do concreto e interfacial). Foram discutidas as técnicas eletroquímicas usadas para avaliar o processo de corrosão, tais como o monitoramento do potencial de corrosão (Ecorr), resistência de polarização (Rp), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e curvas de polarização. A técnica de interrupção de corrente foi usada para obter-se informações sobre a queda ôhmica no sistema. No presente estudo foram utilizados diferentes métodos de determinação da velocidade de corrosão (icorr), tais como Rp e EIS. Ambas as técnicas foram relativamente adequadas para a determinação do valor da icorr, quando o aço se encontrava no estado de corrosão ativa. O valor da icorr obtida pela extrapolação das retas de Tafel (retas tangentes às curvas de polarização) tendeu ser mais baixo. Observou-se que a técnica de Rp é relativamente simples, rápida e quantitativa, mas requer a determinação da compensação da queda ôhmica no sistema, o qual pode variar com o tempo de exposição, conteúdo de umidade, teor de íons cloreto e com o grau de hidratação. A técnica EIS pode fornecer informações precisas sobre a icorr, processo de difusão envolvido, heterogeneidade ou porosidade da matriz e interfaces do concreto. Todavia, pode criar um espectro de difícil interpretação, além de consumir muito tempo para a aquisição dos resultados. A dificuldade na técnica EIS ficou também relacionada com a obtenção direta da resistência de transferência de carga (Rt) no diagrama de Nyquist. A evolução do processo de corrosão pode ser mais bem avaliada pelo acompanhamento da diminuição da inclinação da curva log |Z| x log ƒ no diagrama de Bode, sendo esta diretamente proporcional à Rt. Para a análise dos dados de impedância, um circuito equivalente foi proposto, auxiliando na interpretação física do processo de corrosão acontecendo no sistema aço-concreto sem pozolana. Os resultados obtidos também demonstraram que os concretos com mais baixa relação a/agl estudada e com pozolana (30% CCA, 25% CV ou 50% CV, por massa de cimento) foram mais eficientes no controle da iniciação do processo de corrosão, induzida por íons cloreto, quando monitorado pela medida do Ecorr.

Mesoestruturas porosas a partir de materiais naturais

The MCM-41 mesoporous synthesis was done using rice hulls ash and chrysotile as natural alternative silica sources. For the using of these sources, chemical and thermic treatments were done in both materials. After chemical and thermic treatments, these materials were employed on the MCM-41 mesoctructures synthesis. The natural materials treated and employed in the synthesis were characterized by several techniques such as X-ray diffraction, N2 adsorption and desorption, scanning electronic microscopy and thermogravimetric analysis. MCM-41 standart samples synthetized with aerosil 200 commercial sílica were used to evaluation. The formed material from rice hulls ash showed values from BET specific area about 468 m².g-1, N2 adsorption and desorption isotherms and loss mass similar to reference materials. The silica from chrysotile calcined and leached was employed to mesoporous materials synthesis. The BET specific area showed values about 700 m².g-1, N2 adsorption and desorption isotherms type IV and loss mass similar to mesoporous materials. The formed material from calcined and leached chrysotile, without calcination, applied to phenol remotion carried high performance liquid chromatography and evaluated with organophilic clays with different treatments. By the characterization techniques were proved that mesoporous materials with lesser order that reference samples. The material formed from rice hulls ash without the calcination step achieved better adsorption results than organophilic clays

Pirólise rápida catalítica do capim elefante utilizando materiais mesoporosos e óxidos metálicos para deoxigenação em bio-óleo

The fast pyrolysis of lignocellulosic biomass is a thermochemical conversion process for production energy which have been very atratactive due to energetic use of its products: gas (CO, CO2, H2, CH4, etc.), liquid (bio-oil) and charcoal. The bio-oil is the main product of fast pyrolysis, and its final composition and characteristics is intrinsically related to quality of biomass (ash disposal, moisture, content of cellulose, hemicellulose and lignin) and efficiency removal of oxygen compounds that cause undesirable features such as increased viscosity, instability, corrosiveness and low calorific value. The oxygenates are originated in the conventional process of biomass pyrolysis, where the use of solid catalysts allows minimization of these products by improving the bio-oil quality. The present study aims to evaluate the products of catalytic pyrolysis of elephant grass (Pennisetum purpureum Schum) using solid catalysts as tungsten oxides, supported or not in mesoporous materials like MCM-41, derived silica from rice husk ash, aimed to reduce oxygenates produced in pyrolysis. The biomasss treatment by washing with heated water (CEL) or washing with acid solution (CELix) and application of tungsten catalysts on vapors from the pyrolysis process was designed to improve the pyrolysis products quality. Conventional and catalytic pyrolysis of biomass was performed in a micro-pyrolyzer, Py-5200, coupled to GC/MS. The synthesized catalysts were characterized by X ray diffraction, infrared spectroscopy, X ray fluorescence, temperature programmed reduction and thermogravimetric analysis. Kinetic studies applying the Flynn and Wall model were performed in order to evaluate the apparent activation energy of holoceluloce thermal decomposition on samples elephant grass (CE, CEL and CELix). The results show the effectiveness of the treatment process, reducing the ash content, and were also observed decrease in the apparent activation energy of these samples. The catalytic pyrolysis process converted most of the oxygenate componds in aromatics such as benzene, toluene, ethylbenzene, etc

Avaliação do concreto de cimento portland com resíduo da produção de scheelita em substituição ao agregado miúdo

From the 70`s, with the publication of the Manifesto for Environment UN Conference, held in Stockholm, in Sweden (1972), defend and improve the environment became part of our daily lives. Thus, several studies have emerged in several segments in order to reuse the waste. Some examples of waste incorporated in portland cement concrete are: rice husk ash, bagasse ash of cane sugar, powder-stone, microsilica, tire rubber, among others. This research used the residue of the mining industry Scheelite, to evaluate the incorporation of the residue composition of Portland cement concrete, replacing the natural sand. The percentage of residue were incorporated from 0% to 100%, with a variation of 10%, 11 being produced concrete mix in the ratio 1:2:3:0.60, by mass. We evaluated the following characteristics of concrete: slump test, compressive strength, tensile strength by diametral compression, water absorption, porosity and density, based on the ABNT, through tests performed in the Laboratory of Civil Construction, UFRN. The trace with the addition of 60% scheelite residue was obtained which better performance. Therefore, the use of the waste from the production of Scheelite is feasible due to the durability parameters (water absorption and porosity), sustainability, and the good results of the resistance of the concrete

Efeito da restrição alimentar qualitativa precoce sobre o desempenho, as características do trato gastrintestinal e a carcaça de frangos de corte

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da restrição alimentar qualitativa precoce sobre o desempenho, as características do trato gastrintestinal e a carcaça de frangos de corte. Um total de 975 pintos de corte de um dia da linhagem Ross, 15 parcelas com 30 machos cada e 15 parcelas com 35 fêmeas, foi distribuído em delineamento experimental inteiramente casualizado, em esquema fatorial 5 x 2 (forma de restrição x sexo), com três repetições por tratamento. As formas de restrição estudadas foram: 1 - testemunha, sem diluição; 2 -diluição com 15% de calcário; 3 - diluição com 30% de calcário; 4 - diluição com 15% de casca de arroz; e 5 - diluição com 30% de casca de arroz. Os frangos foram alimentados ad libitum com ração padrão, no período de 1 a 7 dias e de 15 a 45 dias de idade. A restrição alimentar por diluição das rações, conforme cada tratamento, foi aplicada do 8º ao 14º dia de idade. Para o período de restrição alimentar, foram formuladas rações com níveis normais de minerais e vitaminas, reduzindo-se os outros nutrientes, conforme a diluição. Os frangos submetidos à restrição alimentar qualitativa precoce, pela diluição com 15% de calcário e, 15 ou 30% de casca de arroz, apresentaram ganho compensatório, com bom desempenho final. Entretanto, a restrição com 30% de calcário foi muito severa, prejudicando o desempenho. Houve alteração nas características do trato gastrintestinal com a restrição alimentar, porém houve recuperação até o momento do abate. Os frangos submetidos à restrição alimentar qualitativa precoce apresentaram menor deposição de gordura e maior deposição de proteína na carcaça em comparação ao controle.

Avaliação econômica do uso da restrição alimentar qualitativa para suínos com elevado peso de abate

O objetivo neste trabalho foi avaliar economicamente o uso da restrição alimentar qualitativa para suínos machos castrados em terminação sobre o desempenho e as características de carcaça de 60 animais. Dez suínos foram abatidos no início da fase experimental (89,0 ± 4,2 kg) e os demais, alimentados com rações contendo cinco níveis de restrição nutricional qualitativa (0, 5, 10, 15 e 20%), obtidas pela inclusão de casca de arroz finamente moída, até o final do experimento (127,8 ± 2,9 kg). Foram calculados os custos com alimentação durante o período experimental (R$alimento) e estimados os valores de receita bruta de cada carcaça de animais abatidos aos 128 kg (RBsuíno128kg) ou no início do experimento (RBmédia_suíno89kg). A partir destes três dados, foi calculado o resultado líquido (RL) do uso das dietas experimentais (RL = RBsuíno128kg - RBmédia_suíno89kg - R$alimento). Também foram analisadas as variações mensais dos preços do milho, do farelo de soja e do suíno, sendo determinado o preço do milho como o fator de maior impacto sobre a lucratividade do uso da restrição qualitativa. A equação de predição da probabilidade de aumento linear do resultado líquido pelo uso da restrição qualitativa foi determinada em função dos diferentes preços do milho - PM (valor de P RL = 0,392 - 0,625PM, R² = 0,73). Efeito significativo foi observado para preços do milho de cerca de quatro vezes ou mais acima do custo da casca de arroz. Assim, conclui-se que a viabilidade do uso da restrição qualitativa, até o nível de 20%, depende do cenário econômico, mas sobretudo do preço do milho, o principal ingrediente substituído nas rações ao empregar-se a restrição qualitativa, e de sua relação com o custo do resíduo utilizado para diluição energética.

Uso de malhas pigmentadas e mulching em túneis para cultivo de rúcula: efeito no ambiente e nas plantas modelo

O uso de malhas pigmentadas em cultivos de hortaliças folhosas permite a melhor adequação do ambiente às plantas, com destaque para a rúcula. Essa hortaliça vem conquistando maior espaço no mercado consumidor brasileiro desde o final da década de 90. Essa pesquisa teve por objetivo avaliar as condições ambientais proporcionadas pelo uso de telas pigmentadas na cobertura de túneis de cultivo, relacionando com as respostas agronômicas da rúcula, cultivada dentro desses túneis sobre diferentes coberturas de solo. As coberturas de túneis foram: a Chromatinet® azul, Chromatinet® vermelha, tela aluminizada prata, Sombrite® 50% e filme plástico transparente de polietileno de baixa densidade de 100µ. As coberturas de solo, também denominadas mulchings, dentro dos túneis foram: o filme plástico de polietileno de cor preta; de polietileno de dupla-face nas cores preta e branca, com a face branca voltada para cima; casca de arroz e a ausência de mulching. O delineamento utilizado foi o de blocos ao acaso com 24 tratamentos e três repetições. Nas condições do experimento, o emprego de algumas coberturas de túnel e de solo modificou o ambiente e melhorou as respostas agronômicas das plantas de rúcula.

Produção de pepino de plantas enxertadas cultivadas em soluções nutritivas com diferentes teores de potássio

O experimento foi conduzido em estufa tipo arco de 50 m² na Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP em Botucatu. Plantas de pepino (Cucumis sativus L.) não enxertadas e enxertadas em abóbora (Cucurbita sp.) foram cultivadas em sistema hidropônico para estudar o efeito de níveis de potássio (45; 90; 180 e 360 mg.L-1 de K) na altura da planta e produção de número de frutos/m². A condução das plantas foi em vasos de 28 L de capacidade contendo 20% vermiculita + 80% casca de arroz + solução nutritiva fornecida a partir de galões individuais contendo 20 litros de solução. O delineamento experimental foi blocos casualizados, com oito tratamentos (fatorial 4 x 2) e três repetições. Não houve efeito da enxertia e das doses de K sobre a altura da planta, porém, os níveis de potássio independente da enxertia alteraram o início da floração. A enxertia potencializou a produção aumentando em 39% o número de frutos/m² quando fornecido na solução nutritiva 45 mg.L-1 de K e 144% com 360 mg.L-1 de K. O menor teor de potássio, 45 mg.L-1, foi suficiente para atingir alta produção.