PPGEM - Mestrado em Engenharia Mecânica
URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/12010
Navegar
Submissões Recentes
Dissertação Influência e uso do inibidor nitrito de sódio no combate à corrosão na armadura do concreto(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 1996-10) Muniz, Cláudia Virgínia de Souza; Silva, Djalma Ribeiro da; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; Gentil, Vicente; Alves Júnior, Clodomiro; http://lattes.cnpq.br/7441669258580942; Scatena Júnior, Hélio; http://lattes.cnpq.br/6975073327732548Estudou-se a influência do nitrito de sódio como inibidor do processo da corrosão no aço embutido no concreto, nas proporções de 0. 4, 6, 8, e 10% em relação à massa de cimento. Os corpos de prova foram imersos em solução aquosa de NaCl 3,5% simulando a atmosfera marinha. O efeito deste inibidor foi verificado utilizando-se as medidas dos valores das seguintes propriedades: resistência à compressão, absorção de água, resistividade elétrica e os parâmetros de Tafel. Objetivando-se o estudo da corrosão, foram obtidos os parâmetros de Tafel para cada percentual de inibidor ensaiado, através de simulação, com destaque para iCOir, que possibilita a verificação de como atua o inibidor no que diz respeito à cinética da corrosão. Verificou-se que à medida que se aumenta a concentração de íons nitrito de sódio, mais eficaz é a sua ação. Obteve-se 8% como percentual limite para inibir o processo corrosivo neste caso em estudo. Quanto à absorção e à resistividade, os resultados foram praticamente constantes quando se adicionou inibidor, porém a resistência à compressão diminui para 30% nos corpos de prova com 6% de inibidor, quando comparados com os corpos de prova sem inibidor. Conclui-se que a adição de íons nitrito de sódio na água de amassamento do concreto pode ser uma alternativa simples para retardar a corrosão das armaduras provocadas pelos íons cloretos, aumentando desta forma a vida útil da estrutura, desde que possam ser usados com outros aditivos que melhorem a propriedade de resistência à compressão. Quanto à técnica de polarização potencioestática, utilizada para a medida de icor, observou-se que é de boa reprodutibilidade, desde que seja feito um condicionamento antes do inicio da medida e os corpos de prova sejam protegidos, para não haver erro na interpretação das medidas.Dissertação Estudos energético, exergético, exergoeconômico e exergoambiental (4E) de um Sistema de Produção de Hidrogênio Verde com Células de Eletrólise de Óxido Sólido (SOEC)(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-17) Rufino, Cleydson Tiago Ferreira; Cavalcanti, Eduardo José Cidade; Lima, Álvaro Augusto Soares; http://lattes.cnpq.br/4673751198892295; https://orcid.org/0000-0002-6880-0122; http://lattes.cnpq.br/3935651748470976; Carvalho, Mônica; Macedo, Thiago de OliveiraIncreased global energy demand and the use of fossil fuels are factors that are driving global warming. Reducing greenhouse gas emissions and using clean energy sources develop economies and global energy security. Using green hydrogen as an energy vector is one of the actions aimed at decarbonizing the planet. Electrolyzer cells are the most widely used worldwide to produce hydrogen from water. The solid oxide electrolysis cell (SOEC) has the highest energy conversion efficiency among electrolysis cells. This fact is due to the lower electrical energy consumption since the operating temperature range is between 600 and 1200°C. The general objective of this dissertation is to perform the energetic, exergy, exergoeconomic, and exergoenvironmental (4E) analysis of a green hydrogen production system with SOEC. The model assumptions were 60 electrolyzer modules in parallel, the cell operates at 950°C with a current density of 2500 A/m². The molten salt storage system and batteries allow the cells to operate for 10 hours. The result is a production capacity of 1.88 kg/h of hydrogen per module. Each module consumes 19.77 kg/h of water. The solar field supplies the system with a constant heat rate of 565 kW, and 3307 heliostats. 163 photovoltaic panels and 83 batteries provide a rate of 52.55 kW of electricity for each module. The operating voltage of the SOEC is 1.043 V. The largest relative error of the model was 2.76%. The lowest exergy efficiencies were in the photovoltaic system and batteries, at 18.06%, and in heat exchanger #1, at 24.14%. The energy and exergy efficiencies of SOEC were greater than 100%. The total cost of acquiring the equipment was MUS$ 22.81. The solar tower and heliostats had the highest cost of the system, being equal to MUS$ 13.40. The LCOH of the system was equal to US$8.40/kg. The cost of the hydrogen produced is US$46.08/GJ. The component with the worst performance from an exergoeconomic point of view was the photovoltaic panels with batteries with the highest exergy destruction rate of US$ 22.93/h and an exergoeconomic factor of 18.07%. The component with the greatest potential for improvement with the least effort is the solar tower and heliostat field, whose relative cost difference is 4686.42. From an exergoenvironmental point of view, the worst component was the photovoltaic panels and batteries, having the greatest environmental impact on the system, the highest rate of environmental impact of the destroyed exergy, and a low exergoenvironmental factor. The solar tower and heliostats presented a high exergoenvironmental factor, with the greatest relative difference in environmental impact.Dissertação Análise do comportamento sobre impacto de compósitos de fibra de vidro-epóxi aditivados com agente de reparo(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-12-10) Silva Júnior, Francisco de Assis da; Freire Júnior, Raimundo Carlos Silvério; Barbosa, Ana Paula Cysne; https://orcid.org/0000-0002-9510-4851; http://lattes.cnpq.br/3718650566004689; https://orcid.org/0000-0003-0920-7916; http://lattes.cnpq.br/1042806990155996; Cioffi, Maria Odila HilárioOs compósitos poliméricos de vidro-epóxi são amplamente reconhecidos por sua versatilidade, principalmente devido às suas propriedades mecânicas finais. Contudo, quando expostos a cargas, condições de serviço e fatores ambientais, podem desenvolver microtrincas que afetam essas propriedades. A literatura sugere que a adição de um termoplástico de autorreparo ativado termicamente, como o ácido poli-etileno-co-metacrílico (EMAA), pode ajudar a prolongar a vida útil desses laminados. É ponderável avaliar a substituição de materiais compósitos de fibra de vidro-epóxi com matriz termorrígida convencional pelo compósito com autorreparo, especialmente em condições nas quais ele apresenta desempenho prático superior. A influência do EMAA em laminados de prepreg vidro-epóxi foi analisada neste trabalho, investigando a resistência ao cisalhamento interlaminar (ILSS), a propagação de danos sob impacto de baixa velocidade (tipo queda de peso) e ILSS após impacto, comparando as propriedades mecânicas à 0 e 10% do agente de autorreparo. Os testes foram realizados conforme as normas ASTM D 2344M (2022) e ISO 14130 (1997) para ILSS e ASTM D 7136 (2020) para impacto de queda de peso. Os resultados experimentais indicaram que a resistência ao cisalhamento interlaminar das amostras com o autorreparo permaneceu praticamente inalterada, apresentando uma redução de apenas 3,6%, com uma resistência de (26,57 ± 0,37) MPa. Em relação aos dados do dano imposto, as amostras sem EMAA apresentaram uma significativa degradação das propriedades mecânicas, com uma redução de 52,4% na resistência ao cisalhamento após 20 impactos, além de uma considerável propagação do dano, atingindo uma área de delaminação de 1.495 mm². Em contrapartida, as amostras com o agente de autorreparo mantiveram melhor desempenho, com uma redução de apenas 26,2% na resistência ao cisalhamento, mesmo após múltiplos ciclos de impacto. A área de delaminação foi drasticamente menor, com valores de 309 mm² após o reparo. As análises de normalização da resistência residual evidenciaram que as amostras reparadas com EMAA mantiveram cerca de 77% da resistência original, enquanto as amostras sem o agente apresentaram uma degradação acentuada. Esses resultados confirmam que o EMAA mostrou-se eficaz em limitar a propagação do dano e restaurar parte das propriedades mecânicas dos laminados de fibra de vidro.Dissertação Desenvolvimento da instrumentação para um protótipo de sistema flexível de manufatura(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-10-28) Batista, Lucas Damasceno de Araújo; Oliveira, Adilson José de; Souza, Thiago Cardoso de; https://orcid.org/0000-0001-6104-569X; http://lattes.cnpq.br/3158071963293362; https://orcid.org/0000-0002-0547-3718; http://lattes.cnpq.br/3258161610687398; Santana Júnior, Orivaldo Vieira de; Santos, Tiago Felipe de AbreuO conceito de Indústria 4.0 permite a manufatura de diversos produtos ao integrar processos tradicionais às tecnologias de informação. Esse conceito aplica-se a Sistemas Flexíveis de Manufatura (FMS), que consistem em conjuntos automatizados de várias máquinas-ferramenta, tipicamente controladas por comandos numéricos (CNC’s), e interligadas por um sistema de transporte, manipulação e armazenamento de produtos. Um sistema centralizado para a tomada de decisões é o responsável pelo controle desse agrupamento. O sistema pode ter uma réplica virtual (Gêmeo Digital) para testes funcionais. O objetivo geral deste estudo foi desenvolver um protótipo de FMS composto por uma esteira e um manipulador robótico com 6 graus de liberdade, instrumentado com transdutores para localização e reconhecimento de objetos (cor, formato e QR Code). Rotinas de visão computacional foram desenvolvidas para reconhecer atributos visuais dos objetos contidos sobre a esteira. Um controle baseado em cinemática inversa pelo método algébrico objetivou manipular esses objetos reconhecidos para locais predefinidos e com base nos atributos visuais. Uma câmera e um transdutor a laser associado a um microcontrolador MyRIO 1900 instrumentaram o protótipo de FMS. O software LabVIEW® permitiu a criação das rotinas computacionais descritas; e o software Unity®, a implementação de um Gêmeo Digital do protótipo. O transdutor a laser identificou a presença de objetos em 76% dos casos e ativou e desativou as rotinas de visão computacional em situações específicas. A manipulação de objetos seguiu um caminho definido por uma equação paramétrica de Bézier de 4ª ordem. O Gêmeo Digital movimentou o sistema virtual com base em dados recebidos do sistema físico do protótipo de FMS mediante uma comunicação LAN em um tempo inferior a 2 ms e sem perdas de informações.Dissertação Produção de filmes DLC via deposição por plasma com cilindros catódicos(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-06-13) Araújo, Anthunes Íkaro de; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; https://orcid.org/0000-0001-7429-4273; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; http://lattes.cnpq.br/1828899248242526; Libório, Maxwell Santana; https://orcid.org/0000-0003-1579-8775; http://lattes.cnpq.br/1840848773429843; Costa, Tharsia Cristiany de CarvalhoEste estudo consiste na deposição de filmes finos de carbono em forma de diamante (DLC) em aço AISI 4340 por tratamento termoquímico, utilizando a técnica de deposição por plasma com cilindros catódicos (CCyPD) em reator de plasma. Esta técnica consiste na utilização de uma gaiola suporte para os cilindros de pós compactados, desenvolvida como uma nova variação da técnica de deposição por gaiola catódica. O objetivo é produzir filmes de DLC através da técnica CCyPD com alta dureza e bom comportamento tribológico para aumentar a resistência e vida útil do aço AISI 4340. O cilindro catódico foi produzido com pó de grafite e compactado com carga de 2 toneladas em prensa hidráulica. Os tratamentos foram realizados utilizando diferentes proporções dos gases argônio (Ar) e acetileno (𝐶2𝐻2) por um período de 4 horas, em potencial flutuante, utilizando disco de alumina. As caracterizações dos filmes depositados foram estudadas por Difração de raios X (DRX) para determinar as fases, e Espectroscopia Raman para composição química do filme. Para quantificar a dureza superficial e coeficiente de atrito, foram realizados os ensaios de Microdureza Vickers e pino-sobre-disco. Após o ensaio pino-sobre-disco, foi utilizado um aparelho rugosímetro portátil para realização de ensaio de perfilação da trilha de desgaste. Os resultados apresentaram características adequados de filme DLC, como a presença das fases de carbono e diamante no DRX, as bandas D e G na espectroscopia Raman, alta dureza superficial e baixo coeficiente de atrito, contribuindo para o aumento da vida útil do aço AISI 4340.Dissertação Avaliação de modelos numéricos para cálculo da transferência de calor na terapia fototérmica(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-01) Lucena, Ícaro Kleisson Araújo; Maurente, André Jesus Soares; http://lattes.cnpq.br/8073368791527116; http://lattes.cnpq.br/0575478482366638; Marinho, George Santos; http://lattes.cnpq.br/0490476694313938; França, Francis Henrique RamosOcâncer é alvo de intensa pesquisa para aprimorar procedimentos terapêuticos. Figuram nesse cenário terapias de hipertermia, como a Terapia a Laser Intersticial (ILT) e a Terapia Fototérmica Plasmônica (PPTT). Modelos são empregados na simulação computacional de tratamentos hipertérmicos, sendo crucial validá-los para assegurar confiabilidade. Neste estudo validam-se modelos de hipertermia ao comparar distribuições de temperatura de simulações às obtidas em umprotocolo real de ILT para câncer de mama. A irradiação por um laser é administrada através de uma fibra óptica no centro de um tumor aproximadamente esférico. O protocolo inclui dispositivos para o controle da energia entregue ao tecido, como uma bomba de fluido, evitando danos à ponta da fibra óptica, e sondas com termopares para medir temperaturas. A simulação abrange a resolução numérica da Equação do Biocalor (PBHTM) e da Equação de Transferência Radiativa (RTE), sendo o divergente do fluxo de calor, obtido pela RTE, o termo fonte na PBHTM. A solução numérica fornece distribuições de temperatura na região irradiada, abrangendo o tumor e os tecidos circundantes. Propriedades termofísicas e ópticas dos tecidos foram obtidas na literatura, enquanto as do laser foram obtidas de um manual técnico de operação do laser DIOMED DELTA15. As propriedades do meio foram assumidas como as de um tecido mamário saudável, em um domínio de cálculo cilíndrico de 4 cm de comprimento e 2 cm de raio. A ponta da fibra óptica foi localizada no centro do domínio. Baseando-se no protocolo, o tempo total de irradiação foi de 2100 s, considerando um laser semicondutor de diodo com comprimento de onda de 805 nm, operando a 5 W e diâmetro de feixe de luz de 600 µm. Resultados foram obtidos para averiguar a sensibilidade do campo de temperaturas em relação à parâmetros associados a incertezas, incluindo regime de operação do laser (pulsado ou contínuo), posicionamento dos termopares e abrangência da região de arrefecimento na ponta da fibra ótica. Os resultados obtidos através das simulações apresentaram excelente concordância com os experimentais provenientes do protocolo, conferindo confiabilidade à modelagem, hipóteses adotadas e códigos utilizados.Dissertação Análise dos parâmetros de deposição e nanotribológica de dois líquidos iônicos em um substrato de silício(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-10-30) Fernandes Neto, Felipe; Alves, Salete Martins; https://orcid.org/0000-0002-2659-4746; http://lattes.cnpq.br/8550161853747323; Franceschini Filho, Dante Ferreira; Menezes, Rodrigo PrioliDois Líquidos Iônicos (LI) à base de fósforo foram depositados em um substrato de silício <111> via dip coating. Estes LI’s, trihexyltetradecylphosphonium bis(2,4,4-trimethylpentyl) phosphinate e tetrabutylphosphonium methanesulfonate, são dois possíveis candidatos para a lubrificação dos dispositivos micro/nanoeletromecânicos (MEMS/NEMS). Para avaliar isto, foram estudadas as suas capacidades de formar um filme adsorvido fino (1 a 100nm) na superfície do silício. Foram realizadas variações nos parâmetros de deposição como limpeza do substrato, diferentes concentrações e velocidade de deposição. A superfície foi analisada por meio de microscopia óptica, com o auxílio do microscópio de força atômica (AFM). Como resultado, foi possível observar a topografia, a variação da força atrito em função da carga normal aplicada e a força de adesão entre a ponta e o filme. Além disso, a espectroscopia Raman confocal (laser de 532 nm e potência de 7,2 mW), foi utilizada para observar a presença de líquido iônico em regiões especificas de interesse. Por meio dessas ferramentas, foi possível observar um comportamento distinto no coeficiente de atrito e no mecanismo de formação do filme na superfície entre os dois lubrificantes, o qual pode ser atribuído ao fato da diferença do tamanho da cadeia do cátion e consequentemente da sua força de adesão.Dissertação Análise do puncionamento do AHSS Ferrítico-Bainítico (FB590) em temperaturas ambiente e criogênica(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-12-15) Barbosa, Jonas Medeiros de Azevedo; Oliveira, Adilson José de; Costa Júnior, João Carlos Arantes; https://orcid.org/0000-0001-8498-4075; http://lattes.cnpq.br/5028446242533356; https://orcid.org/0000-0001-6104-569X; http://lattes.cnpq.br/3158071963293362; http://lattes.cnpq.br/8078447131788495; Ferreira, Jetson Lemos; Castro, Nicolau ApoenaOs aços avançados de alta resistência (AHSS) são utilizados em estruturas veiculares por permitir uma combinação entre resistência mecânica e conformabilidade nos processos de manufatura, visando à redução da massa do veículo. Esses aços são comumente fornecidos em chapas finas, e precisam passar por etapas de conformação e de estampagem para definição da geometria do produto, sendo uma das etapas críticas o corte por puncionamento. O AHSS Ferríta-Bainita (FB) se destaca por apresentar elevada conformabilidade local, possibilitando a obtenção de reforços estruturais como flanges. O comportamento dos AHSS envolve valores limite de deformação plástica e resistência à tração elevadas e, durante a operação de puncionamento, varia em função de parâmetros como folga de corte, geometria do punção e temperatura. Modelos para avaliar os efeitos de temperaturas superiores a ambiente em operações de conformação estão disponíveis na literatura, mas há carência de estudos em temperaturas criogênicas. Visando estudar o comportamento desse material, esta pesquisa tem como objetivo simular o puncionamento do AHSS FB590 em temperatura ambiente e criogênica, para analisar a influência da transição dúctil-frágil na borda de corte. Uma metodologia para obtenção de dados de triaxialidade e deformação plástica, necessários para calibração dos modelos constitutivos, foi desenvolvida utilizando a correlação de imagem digital (CID) com o objetivo de determinar o momento de fratura. As simulações de expansão de furos evidenciaram que um incremento no diâmetro final do furo de 4,7 mm pode ser obtido com a alteração da operação anterior de puncionamento de temperatura ambiente para criogênica.Dissertação Avaliação e caracterização de membranas de PLA/ARGILA(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-08-01) Martins, Janiel Lopes; Leite, Amanda Melissa Damião; https://orcid.org/0000-0003-1597-4230; http://lattes.cnpq.br/3077817092155432; http://lattes.cnpq.br/7446017767344657; Nascimento, José Heriberto Oliveira do; https://orcid.org/0000-0001-6804-2854; http://lattes.cnpq.br/7033735079037677; Viana, Kaline Melo de Souto; Carvalho, Nayara BezerraO avanço da indústria tem impulsionado o uso extensivo de polímeros em diversas aplicações, devido à sua versatilidade e vantagens econômicas. Estes materiais poliméricos possuem uma ampla gama de propriedades mecânicas e térmicas, além de serem mais leves e apresentarem maior facilidade de processamento em comparação com os materiais tradicionais. Este trabalho tem como objetivo principal a avaliação e obtenção de membranas utilizando como matriz polimérica o poli (ácido láctico) com adição de 3% e 5% de cargas de argila Cloisite 20A, visando melhorar as propriedades de permeação. A pesquisa busca investigar a viabilidade da incorporação da argila ao PLA e avaliar o impacto desta adição nas características e desempenho das membranas resultantes. Ainda, para avaliar a influência da adição de carga na estrutura polimérica e nas propriedades de barreira das membranas e dos bionanocompósitos, foram utilizados os ensaios de difração de raios – X (DRX), ângulo de contato, microscopia eletrônica de varredura (MEV), ensaio de permeação a vapor d’água e o teste de porosidade aparente. Os difratogramas de DRX, evidenciaram a intercalação da argila na matriz poliméricas indicando uma estrutura semicristalina, em outras palavras, os picos cristalinos típicos tanto do polímero quanto da argila foram observados. A partir dos resultados do ensaio de ângulo de contato pode-se verificar que a adição de argila na matriz polimérica provocou alteração na energia de superfície dos bionanocompósitos. As análises do ensaio de microscopia eletrônica de varredura evidenciaram uma estrutura morfológica densa sem formação de poros visíveis. Com base nos resultados obtidos do ensaio de permeação de vapor d’água, é possível afirmar que, a adição de cargas de argila à matriz polimérica resultou em uma diminuição da permeabilidade da membrana indicando uma boa interação entre a argila e o polímero. A caracterização pelo ensaio de porosidade aparente evidenciou que o bionanocompósito com 5% de carga ratificou os melhores resultados em dois intervalos de tempo (30 e 45 minutos), significando uma formação intercalada da argila com o polímero. Desta maneira, foi possível obter um bionanocompósito com características e resultados satisfatórios nas propriedades de permeação para a aplicação em separação de gases e como um material filtrante.Dissertação Fabricação e estudo de um destilador solar de baixo custo com cobertura móvel(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-10-18) Fin, Giovanna Maria de Oliveira; Souza, Luiz Guilherme Meira de; http://lattes.cnpq.br/0801747108308706; http://lattes.cnpq.br/6302192909598072; Aquino, Marcos Silva de; https://orcid.org/0000-0003-4260-3259; http://lattes.cnpq.br/8780485157382325; Batista, Salomão SávioEste trabalho foi realizado com o intuito de desenvolver uma tecnologia de baixo custo para alcançar comunidades atingidas pela falta de água potável e própria para consumo doméstico – o destilador solar com cobertura móvel. São apresentados os processos de fabricação, montagem e operação do destilador solar, que tem como principal característica sua boa relação custo-benefício. Os ensaios realizados demonstraram a significativa viabilidade de uso do destilador solar para a obtenção de água destilada. O sistema de destilador foi estudado para se obter o rendimento e o volume destilado em três principais configurações: a convencional; com adição de algumas pedras e com resfriamento dos vitrais utilizando água. Das três configurações, a que apresentou um maior rendimento e maior volume destilado foi a que utilizou resfriamento dos vitrais à base de água, em torno de 38,60% e 4,275L, respectivamente.Dissertação Resultados exergéticos, exergoeconômicos e exergoambientais de uma planta de cogeração com microturbina a gás integrada a uma unidade de destilação com múltiplos efeitos(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-10-30) Santos, Erick Breno Azevedo dos; Cavalcanti, Eduardo José Cidade; https://orcid.org/0000-0002-6880-0122; http://lattes.cnpq.br/3935651748470976; https://orcid.org/0000-0002-0981-4583; http://lattes.cnpq.br/2002401715310002; Lima, Álvaro Augusto Soares; Carvalho, MônicaA distribuição de água potável é um dos problemas sociais da humanidade, principalmente devido à sua escassez em algumas regiões do mundo. Dessa forma, a dessalinização tem ganhado importância, pois é uma solução atraente pelo amplo volume de água salgada nos mares. Nos últimos anos, os avanços tecnológicos da cogeração proporcionaram melhorias significativas na dessalinização térmica. Entretanto, a produção de água dessalinizada ainda apresenta um alto custo de operação para a maioria dos países. Assim, o aumento da eficiência dos componentes do sistema e a diminuição dos custos associados a cada um deles se tornam peças fundamentais para o aprimoramento do processo. Diante disso, este trabalho apresenta a modelagem e a avaliação de um ciclo de potência a gás com microturbina de 30kW de potência nominal integrado a uma unidade de dessalinização térmica com múltiplos efeitos e termocompressor de vapor (MEDTVC). Foram desenvolvidas a análise energética, exergética, exergoeconômica e exergoambiental da planta utilizando o método SPECO. A planta apresentou a produção de 29,69 m3/dia de água dessalinizada para 0,04033 kg/s de vapor motriz, tendo como resultado a Razão de Ganho de Saída (GOR) de 8,52. Além disso, a eficiência exergética aumentou de 13,84% para 23,39% com a utilização da cogeração. A exergia destruída na unidade de dessalinização representou apenas 18% do total. O custo médio por unidade de exergia da eletricidade foi de 94,73 US$/GJ e o custo da água dessalinizada produzida foi de 5,6 US$/m3. A análise exergoeconômica indicou que investimentos em melhorias na eficiência do gerador, efeito 1 (evaporador) e regenerador são fundamentais para a otimização econômica da planta. O impacto ambiental específico da eletricidade foi de 13892 mPt/GJ, enquanto o da água dessalinizada foi de 14645 mPt/GJ. Os resultados ambientais mostraram que melhorias no regenerador, efeito 1, HRSG e gerador são cruciais para o melhor desempenho ambiental da planta.Dissertação Avaliação da produção de biodiesel de algas- análise exergética, exergoeconômica e exergoambiental(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-10-19) Barbosa, Diego dos Santos; Cavalcanti, Eduardo José Cidade; https://orcid.org/0000-0002-6880-0122; http://lattes.cnpq.br/3935651748470976; http://lattes.cnpq.br/9732424366176172; Duarte, Lindemberg de Jesus Nogueira; http://lattes.cnpq.br/6800188552647660; Carvalho, MônicaOs impactos ambientais causados por combustíveis fósseis como mudanças climáticas, efeito estufa, chuva ácida e outros, incentivam a busca por combustíveis alternativos. O biodiesel de algas é uma alternativa renovável ao diesel convencional. As algas capturam gás carbônico durante sua produção e além da vantagem de não competir com o uso de terras. No presente trabalho uma planta de produção de biodiesel de algas foi analisada do ponto de vista exergético, exergoeconômico e exergoambiental. A metodologia SPECO (Specific Exergy Costing - Custo Específico da Exergia) foi utilizada para definir produtos e combustíveis. O custo do biodiesel de algas e da glicerina produzidos foram 459,42 $/ton e 331,84 $/ton, respectivamente. Uma análise de ciclo de vida (ACV) foi desenvolvida e aplicando-se o método Ecoindicador 99, verificou-se que o impacto ambiental do biodiesel produzido foi de 182,55 mPt/kg, enquanto o da glicerina foi de 133,84 mPt/kg. O fotobiorreator (PBR) apresentou pior eficiência exergética (11,46%) e maior destruição de exergia (2.123,66 GJ) dentre todos os equipamentos da planta. Além disso o PBR apresentou as maiores diferenças relativa de custos (6.706,06%) e de impactos ambientais (859,62%). O menor fator exergoeconômico foi obtido no misturador #1 (0,18%). Os fatores exergoambientais dos equipamentos em geral foram baixos, indicando que a destruição de exergia é fator dominante nos impactos ambientais da planta. As análises exergéticas, exergoeconômicas e exergoambientais mostram que existe margem para a otimização da planta de modo a minimizar os custos e impactos ambientais do sistema. Desse modo, o biodiesel produzido apresentaria menores custos e impactos ambientais. Outros custos diretos e indiretos devem ser futuramente considerados.Dissertação Projeto, construção e avaliação de um dinamômetro para a medição das componentes da força de usinagem no torneamento(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-09-30) Celone, Matteo; Melo, Anderson Clayton Alves de; https://orcid.org/0000-0001-5679-3562; http://lattes.cnpq.br/5242440649066569; http://lattes.cnpq.br/6785802121598987; Oliveira, Adilson José de; https://orcid.org/0000-0001-6104-569X; http://lattes.cnpq.br/3158071963293362; Machado, Álisson RochaA usinagem é um processo de manufatura que tem um papel importante na indústria, tendo a operação de torneamento como uma de suas protagonistas. Assim, é importante a realização de estudos que venham a auxiliar na sua compreensão e, consequentemente, na sua otimização. Nesse contexto, o conhecimento das componentes da força de usinagem no torneamento é fundamental na definição dos melhores parâmetros de corte para o aumento da produtividade e a redução dos custos. Para isso, a medição das componentes da força de usinagem através do uso de dinamômetros piezoelétricos tem sido largamente utilizada. Entretanto, tais equipamentos têm um alto valor de aquisição, que muitas vezes se torna proibitivo para muitos laboratórios de pesquisa. Assim, este trabalho apresenta o projeto, a construção e a avaliação de um dinamômetro capaz de medir as componentes da força de usinagem no torneamento de faceamento, com o auxílio de células de carga uniaxiais com transdutores do tipo extensômetro, que normalmente têm um valor de aquisição menor do que as células piezoelétricas. O instrumento proposto foi calibrado estaticamente em uma máquina de ensaio universal de 0 a 1,5 kN e apresentou características metrológicas, como uma linearidade de 99,3%, 98,14% e 94,8% nas direções de corte, de avanço e passiva, respectivamente. Além disso, o uso de uma matriz de calibração reduziu de 44% para 3% o erro de sensibilidade cruzada para o eixo da direção da força de corte. Finalmente, testes de torneamento foram realizados em diferentes condições de corte para se avaliar a funcionalidade do instrumento, nos quais foram obtidas forças de até 252 N, 162 N e 141 N para as forças de corte, avanço e passiva, respectivamente; sendo elas compatíveis com a literatura.Dissertação Efeito da técnica de preparação de pós de heptamolibdato de amônia e nitrato de cobre na densificação e propriedades dos compósitos Mo-Cu(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-04-12) Morais, Luís Matheus Fernandes de; Costa, Franciné Alves da; http://lattes.cnpq.br/8698567925323942; http://lattes.cnpq.br/2490408879723540; Castro, Nicolau Apoena; http://lattes.cnpq.br/3740711945494961; Gomes, Uilame Umbelino; Araújo Filho, Oscar Olimpio deO compósito Mo-Cu é utilizado em dispositivos de empacotamento eletrônico, contatos elétricos e dissipadores de calor. A união das propriedades de alta condutividade elétrica e térmica do cobre com a resistência ao desgaste do molibdênio desperta forte interesse da indústria eletroeletrônica. A densificação desses compósitos Mo-Cu via sinterização é dificultada devido à mútua insolubilidade do Mo e Cu e a baixa molhabilidade do Cu no Mo. Todavia, a metalurgia do pó é uma rota viável para fabricação desse compósito. Neste trabalho, a influência das técnicas de mistura mecânica (MM) e moagem de alta energia (MAE), bem como do método químico de coprecipitação dos pós de heptamolibdato de amônia (HMA) e nitrato de cobre (NCu) na densificação, microestrutura e propriedades dos compactos de pós compósitos Mo-Cu foi investigada. Pós de HMA-NCu com 10,8 e 13,9 % em massa de NCu foram preparados, respectivamente, pelos métodos mecânicos (MM e MAE) e químico de coprecipitação. Os pós preparados foram reduzidos a 750 °C em forno tubular sob atmosfera de H2 e fluxo de 316 mL/min. Os pós compósitos de Mo-Cu com 20 e 25 % em massa de Cu obtidos foram compactados a 250 MPa e os compactos verdes sinterizados a 1.150 °C por 1 h sob atmosfera de H2. Os compactos sinterizados de pós Mo-Cu preparados por coprecipitação e MAE atingiram uma densidade relativa de 96 %, enquanto os preparados por MM alcançaram apenas 75 %. Os referidos compactos sinterizados alcançaram, respectivamente, uma microdureza de 190,7 ± 15,4, 293,3 ± 13,4 e 183,2 ± 18,6 HV, bem como uma condutividade elétrica de respectivamente 34, 22 e 15 IACS. A maior homogeneização e o menor tamanho de grão resultante da preparação dos pós Mo-Cu por coprecipitação e MAE foram responsáveis pela obtenção dos maiores valores de densidade, microdureza e condutividade elétrica dos compactos de MoCu sinterizados.Dissertação Viabilidade de utilização de um forno solar tipo caixa para produzir o assamento de alimentos(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-05-12) Silva, José Weverton Oliveira; Souza, Luiz Guilherme Meira de; http://lattes.cnpq.br/0801747108308706; http://lattes.cnpq.br/0605220281121433; Aquino, Marcos Silva de; https://orcid.org/0000-0003-4260-3259; http://lattes.cnpq.br/8780485157382325; Batista, Salomão SávioFoi estudada a capacidade de um forno solar tipo caixa para o assamento de alimentos, fabricado em madeira, com área interna em torno de 1,2m². Baseando-se nas equações que regem o comportamento do forno, onde foi realizado o balanço térmico nos seus principais elementos para a determinação da sua eficiência térmica. O forno solar foi testado para duas configurações: em vazio e com carga. O forno proposto foi capaz de assar nove bolos de uma única vez, representando um recorde na capacidade de assamento simultâneo na história de mais de trinta e cinco anos de estudos dos fornos solares no LMHES. A carga total dos nove bolos de 6,75 Kg, foi assada em apenas 90 minutos. Também foi assada uma carga de seis pizzas de 460g em apenas 25 minutos. Os resultados mostraram que a superfície absorvedora e o ar alcançaram temperaturas máximas de 140°C e 102°C respectivamente, obtidas no teste sem carga. Foi demonstrada a viabilidade do forno solar para a produção de vários alimentos simultaneamente, podendo ser utilizado como fabriqueta de alimentos, que poderiam ser comercializados por pessoas de baixo poder aquisitivo, para possível geração de emprego e renda.Dissertação Obtenção e caracterização de nanocatalisadores de WC e Ni suporatados em Al2O3 e MCM-41(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-08-07) Silva, Fernando Erick Santos da; Sousa, Fábio José Pinheiro; Nascimento, Rubens Maribondo do; https://orcid.org/0000-0001-9094-0044; http://lattes.cnpq.br/8671649752936793; https://orcid.org/0000-0002-8381-8806; http://lattes.cnpq.br/9909217959915292; https://orcid.org/0000-0001-6971-6718; http://lattes.cnpq.br/9074860488805508; Lima, Maria José Santos; Raimundo, Rafael Alexandre; Gomes, Uilame UmbelinoA busca por novas fontes de energia renovável é uma preocupação mundial para um desenvolvimento cada vez mais sustentável. Dentre as fontes de energias renováveis, o hidrogênio (H2) é apontado como uma alternativa ao uso de combustíveis fósseis, pois apresenta impactos ambientais mínimos. O presente trabalho buscou obter e caracterizar catalisadores de níquel (Ni) e carbeto de tungstênio (WC) suportados em alumina (Al2O3) e MCM-41 como possíveis candidatos para a produção de H2 via reforma a seco do metano (CH4). Vários metais de transição, como Co, Pd, Pt, Ru, Rh, Ir e Ni, podem ser usados na reação de reforma. O carbeto de tungstênio apresenta comportamento semelhante ao da Pt em diversas reações catalíticas, proveniente da modificação da estrutura eletrônica do tungstênio pela adição do carbono. Nesse contexto, conseguimos sintetizar catalisadores de (Ni10%p) e (WC10%p) suportados em Al2O3 via impregnação incipiente com água destilada, e catalisadores de (Ni10%p), (WC10%p), (Ni2%p-WC8%p), (Ni5%p-WC5%p) e (Ni8%p-WC2%p) suportados em MCM-41 via impregnação incipiente com etanol. O (WC) usado no estudo foi produzido por carborredução de paratungstato de amônio (APT). O material obtido foi então caracterizado por difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X, espectroscopia Raman, adsorção e dessorção de nitrogênio pelo método BET, e por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Com base nos resultados obtidos, foi possível concluir que o processo de síntese do WC foi eficiente, produzindo carbetos com estrutura nanométrica (15,5nm) e morfologia das partículas de formas e tamanhos irregulares. A impregnação incipiente mostrou-se um método eficaz para todas os catalisadores obtidos, sendo que a fase níquel apresentou melhor dispersão sobre o suporte de alumina e o MCM41, que a fase WC. Porém quando tem-se as duas fases ativas (WC-Ni) a dispersão nos suportes melhora significativamente para a fase ativa WC. O catalisador (Ni10%p/Al2O3) apresentou uma área superficial específica de 3,60 m²/g, e, o catalisador (WC10%p/Al2O3), uma área superficial específica de 2,2 m²/g. O catalisador Ni10%p/MCM-41 apresentou área superficial específica de 588,56 m²/g, já o catalisador WC10%p/MCM-41 mostrou uma área superficial de 870,63 m²/g, aumentando significativamente em relação a fase ativa níquel (Ni10%p/MCM-41).Dissertação Estudo da deposição a plasma utilizando nova configuração de gaiola catódica: avaliada através da deposição de filme fino de MOS2 em Aço AISI 1020(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-05-18) Lima, Luciano Lucas Fernandes; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; https://orcid.org/0000-0001-7429-4273; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; http://lattes.cnpq.br/0440790608265232; Nascimento, Igor Oliveira; Libório, Maxwell Santana; Sousa, Rômulo Ribeiro Magalhães deA utilização de filmes sólidos lubrificantes é uma ótima opção no controle do desgaste e atrito sob certas condições de operação além de não agredirem o meio ambiente. Assim, este trabalho visa realizar um estudo acerca da deposição por plasma com gaiola catódica de filmes finos de MoS2 em substratos de aço AISI 1020. A partir de uma adaptação da gaiola catódica denominada cilindros catódicos, as amostras foram tratadas em potencial catódico e flutuante com temperaturas de 300 °C, 350 °C e 400 °C, todas com atmosfera rica em argônio, para estudar sua deposição nas duas configurações de potencial. Após os tratamentos, as amostras foram submetidas a análises químicas por difração de raios-X (DRX) e espectroscopia Raman, além de ensaio tribológico de caloteste. Foi possível quantificar a espessura do revestimento utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV). De forma geral, os resultados indicaram êxito na deposição do bissulfeto de molibdênio em todas as amostras tratadas em potencial flutuante, e na formação de compostos de sulfeto em potencial catódico. Também foi possível qualificar o filme observando as bandas de vibração após deconvolução da espectroscopia Raman, uma vez que indicou a presença de picos referentes ao MoS2 e seus compostos. Por fim, houve uma expressiva redução no desgaste através do ensaio de caloteste.Dissertação Correlação entre os ensaios de esclerometria pendular e método charpy para aços SAE 1080(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-02-24) Cattaneo, Mariane de Lacerda; Sousa, Fábio José Pinheiro; https://orcid.org/0000-0002-8381-8806; http://lattes.cnpq.br/9909217959915292; https://orcid.org/0000-0003-0398-8723; http://lattes.cnpq.br/7149246970833126; Macedo, Harim Revoredo de; http://lattes.cnpq.br/7784386480787292; Castro, Nicolau ApoenaBusca-se cada vez mais praticidade e rapidez nos processos de análises de materiais. Uma das técnicas para se quantificar a tenacidade ao impacto de amostras metálicas é o método Charpy. Entretanto, a aplicação de análises esclerométricas pendulares para se obter propriedades como tenacidade ao impacto e dureza dinâmica pode ser promissora, pela rapidez e baixo custo, além disso, espera-se tratar de uma alternativa mais adequada para se medir, de forma indireta, a tenacidade ao impacto de chapas metálicas finas que são de difícil medição pelo método Charpy. Além de fatores que dificultam o uso do método Charpy como o comportamento plástico do material, as espessuras padronizadas necessárias e o tempo gasto relacionado à fabricação das amostras. Assim, buscase a correlação entre as duas técnicas na caracterização de amostras de aço carbono SAE 1080. Este material foi escolhido devido à facilidade de se obter amostras com microestruturas homogêneas, através de tratamentos isotérmicos. Foi feita a comparação entre o método Charpy e o método do esclerômetro pendular, incluindo a preparação dos corpos de prova para ambos os equipamentos e tratamentos isotérmicos, além da análise das energias obtidas nos ensaios. Com a comparação dos resultados, foi investigada uma correlação entre ambos os ensaios. O esclerômetro pendular forneceu resultados que apresentaram uma forte correlação com os resultados dos testes Charpy realizados nas amostras, com coeficientes de correlação e de determinação de Pearson de aproximadamente 0,98 e 0,97, respectivamente. Tal correlação entre propriedades significativamente diferentes incentiva a realização de estudos mais aprofundados que possam vir não apenas a explicar os mecanismos envolvidos, mas também ampliar os conhecimentos sobre as propriedades mecânicas dos materiais.Dissertação Estudo das viabilidades térmica e econômica de um secador solar de exposição direta fabricado com materiais de baixo custo(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-03-31) Lopes, Josenilton dos Santos; Souza, Luiz Guilherme Meira de; http://lattes.cnpq.br/0801747108308706; http://lattes.cnpq.br/2544719223085086; Aquino, Marcos Silva de; https://orcid.org/0000-0003-4260-3259; http://lattes.cnpq.br/8780485157382325; Batista, Salomão SávioApresenta-se o estudo das viabilidades térmica e econômica do secador solar de exposição direta fabricado com materiais de baixo custo, utilizando 1900g de maçã (Malus Domestica). O secador solar trabalha em regime de circulação natural de ar e destaca-se pelo baixo custo e facilidade de operação e manutenção. As etapas do estudo consistiram na utilização de um secador solar em duas configurações: Configuração 1 – sem isolante térmico e Configuração 2 – Com isolante térmico, seleção e preparo da matéria-prima, análise da secagem ao longo do secador (3 amostras, localizadas na entrada, centro e saída nas duas configurações do secador solar), utilização de instrumentos para medição dos dados (radiação solar, velocidade do ar, massa, temperatura e tempo), e análise da eficiência do processo. Os resultados foram comparados com outros secadores e demonstraram a viabilidade econômica e térmica do secador solar estudado. A Configuração 2 proporcionou resultados superiores comparando com a Configuração 1. O Rendimento térmico de 10,87%, a eficiência do processo, 93,65%, a média da irradiância solar global instantânea de 990 W/m^2 e custo total de R$298,48. Além disso, os teores de umidade das amostras foram ajustados a cinco modelos matemáticos comumente utilizados na secagem solar. Para verificar a qualidade do ajuste, considerou-se os seguintes parâmetros estatísticos: coeficiente de determinação (𝑟 2 ), raiz do erro quadrático médio (𝑅𝑆𝑀𝐸) e qui-quadrado (𝜒 2 ). O modelo de Midilli e Kuçuk apresentou ajuste adequado dos dados experimentais das amostras A, B e C nas Configurações 1 e 2. Ao final, as amostras de maçã desidratada apresentaram textura e aparência satisfatórias e foram trituradas para produção de farinha.Dissertação Nitretação eletrolítica a plasma de aços AISI M2, AISI D2 e AISI D6(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-16) Carneiro, Jordan Nelson Soares; Feitor, Michelle Cequeira; https://orcid.org/0000-0002-4850-9493; http://lattes.cnpq.br/4011909474871656; http://lattes.cnpq.br/7131322876414773; Santos, Edson José da Costa; Queiroz, José César Augusto de; Libório, Maxwell Santana; https://orcid.org/0000-0003-1579-8775; http://lattes.cnpq.br/1840848773429843; Costa, Thercio Henrique de CarvalhoNa indústria metal-mecânica onde os aços-ferramenta são usados na fabricação de diversos componentes, o aprimoramento superficial desempenha um papel vital para garantir um bom desempenho e a durabilidade dos mesmos. Nesse sentido, a engenharia de superfície se destaca com a aplicação de filmes superficiais que permitem aprimorar as propriedades superficiais dos metais, destacando-se a nitretação a plasma eletrolítico (NPE) que compreende diversas técnicas de nitretação na qual se introduz nitrogênio na superfície de um material. Portanto, neste trabalho, buscou-se investigar os efeitos da técnica de NPE em amostras de aços-ferramenta das séries D e M com o objetivo de analisar as características das camadas nitretadas produzidas com diferentes parâmetros de tratamento. Para tanto, amostras de aços-ferramenta AISI D2, D6 e M2 foram nitretadas utilizando-se uma solução aquosa de ureia (NH2) 2CO (400 g/l) com cloreto de amônio NH4Cl (20 g/l) e PEG1500 (10 g/l) em diferentes tempos de tratamento, a saber : 5 e 10 minutos nas polaridades anódica e catódica. E a fim de alcançar os objetivos deste trabalho, após a NPE, as amostras foram caracterizadas quanto à microdureza superficial e de perfil através de ensaios de microdureza Vickers. A topografia dos revestimentos e a sua espessura foram analisadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A composição de fases foi identificada por Difração de Raios-X (DRX) e a rugosidade superficial pelo parâmetro Ra. Os resultados obtidos mostraram que os revestimentos produzidos por NPE catódico apresentaram boa aderência ao substrato e, em geral, propriedades superiores aos obtidos por NPE anódico. Quando nitretada em polaridade catódica, as amostras possuíram uma camada de compostos constituída pelos nitretos ɛ-Fe2-3N, γ‟- Fe4N e CrN, com microdureza superficial superior ao do substrato e cuja espessura média aumentou com o tempo de tratamento. Porém, a rugosidade da superfície também aumentou. Apesar disso, a metodologia empregada fornece uma maneira prática e objetiva de modificar a superfície dos aços-ferramenta (séries D e M) e de obter melhores propriedades superficiais para aplicações industriais.