Centro de Ciências Tecnológicas (CCT)

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Análise da influência dos parâmetros de processo de fundição contínua na qualidade do tubo de cobre UNS C12200
(2024) Piccinini, Juliana Nadjara Carvalho
O cobre e suas ligas apresentam um conjunto de propriedades mecânicas, elétricas e químicas, que somadas são de alta relevância para indústria e o progresso da tecnologia. A composição química das ligas de cobre tem forte influência sobre os parâmetros que controlam a solidificação do cobre fundido em fornos de fusão contínuo, e, consequentemente, a microestrutura e propriedades mecânicas. Por isso, estudos do comportamento de elementos residuais na composição química do cobre, assim como os parâmetros de fundição, são necessários a fim de controlar e determinar valores que permitam a eficiência na produção e aplicação desse metal, diminuindo possíveis falhas de processo. Neste trabalho analisou-se a influência de três velocidades de lingotamento no processo de fundição contínua de ligas de cobre UNS C12200. Nas amostras realizou-se análises de macrografia, análise das propriedades mecânicas e o índice de reprovação gerado. Além disso, analisou-se também a influência de três percentuais de impurezas na liga através da análise das propriedades mecânicas e do índice de reprovação. Os resultados mostraram que, com o aumento da velocidade de lingotamento a macroestrutura da seção transversal do tubo fundido apresentou-se mais homogênea, além disso, observou-se uma redução do índice de reprovação e um aumento do percentual de expansão nos lotes produzidos com maior velocidade. Em relação a análise do percentual de impurezas na liga, observou-se um aumento do índice de reprovação nos lotes com percentual de impurezas em torno de 280 ppm. Dessa forma, foi possível concluir que quanto maior a velocidade de lingotamento e quanto menor o percentual de impurezas contidas na liga, melhor a qualidade do produto acabado.
Análise de uma mistura substituta da gasolina com diferentes concentrações de etanol utilizando um queimador de chama plana
(2024) Bongoski, Fábio
A pesquisa no campo da combustão está intrinsicamente ligada à eficiência energética, à redução de emissões e à compreensão de fenômenos fundamentais que ocorrem durante o processo de queima dos combustíveis. O estudo da velocidade de chama adiabática em misturas líquidas que representem combustíveis de uso geral é crucial para desenvolvimento de modelos de cinética química, bem como para o projeto otimizado de motores e dispositivos de combustão. Entre os combustíveis mais utilizados atualmente, destaca-se a gasolina, devido à sua importância na utilização em automóveis de combustão interna. No Brasil, a gasolina comum recebe um acréscimo de 27% de etanol em sua composição, este teor é definido por lei e definições de macropolítica econômica que imperam nesta decisão. Por ser um produto derivado do petróleo, existem muitas espécies químicas em sua composição e. por esse motivo, inviável desenvolver um mecanismo de cinética química detalhado que reproduza todos os comportamentos do combustível em todas as condições de interesse tecnológico e que possa ser utilizado em aplicações de projeto e análise de motores. Uma solução é utilizar a combinação de componentes químicos chamada de mistura substituta, com as mesmas características físico-químicas, para representar o combustível derivado do petróleo. Nesse contexto, o objetivo do trabalho utilizar um queimador de chama plana para avaliar experimentalmente a velocidade de chama adiabática e a energia de ativação global aparente de uma mistura de iso-octano, n-heptano, tolueno e etanol A análise foi realizada na condição estequiométrica, com temperatura dos reagentes de 358 K e pressão atmosférica. Uma análise numérica utilizando o software Python com o pacote CANTERA foi realizada para obter os valores de velocidade de chama adiabática e energia de ativação global aparente utilizando dois mecanismos de cinética química. O resultado para a velocidade de chama adiabática do combustível substituto foi de (50.8 ± 1,5) cm/s e o valor da energia de ativação global aparente ide (239.92 ± 7.23) J/mol. Os resultados foram condizentes com a simulação numérica que apresentou um valor de 48.86 cm/s com mecanismo de cinética química LLNL e 49,09 cm/s com o mecanismo CRECK.
Analysis of performance and security of generation of NFTS applied to FTS of environmental preservation areas
(2024) Batista, Vitor Emanuel
A computação em nuvem tornou-se a escolha dominante para hospedar vários siste- mas e serviços, com um crescimento substancial dos gastos com serviços em nuvens do tipo pública. Essa tendência se estendeu à tecnologia blockchain, que oferece so- luções descentralizadas para diversas aplicações. Ao mesmo tempo, há um foco cres- cente em modelos de negócios que incorporam aspectos Environmental, Social and Governance (ESG). Uma dessas iniciativas é o Carbon 21, plataforma que gera tokens em resposta a ações de reflorestamento e ao mercado de créditos de carbono. Este artigo examina os aspectos de desempenho da geração de NFTs em um ambiente blockchain sob condições de ataque DoS. O Hyperledger Caliper foi a ferramenta de benchmark utilizada em experimentos realizados para analisar a resiliência e estabi- lidade do blockchain em uma VM. Os experimentos foram executados em ambiente local e em nuvem, com diferentes configurações de TPS para entender como o sis- tema se comportaria. Os modelos de regressão linear m
Aplicação de solventes eutéticos profundos para a determinação de pesticidas organofosforados e inseticidas piretroides em amostras de água por cromatografia a gás-espectrometria de massa
(2024) Slominski, William Henrique
O presente trabalho trata do preparo e caracterização de solventes eutéticos profundos (DES) para o desenvolvimento de uma metodologia para a determinação simultânea de organofosforados e piretróides em matrizes aquosas e alimentícias por GC-MS. Com base na literatura, foram preparados 17 DES combinando 4 HBA e 6 HBD. As caraterizações foram realizadas por FT-IR, NMR de 'He NOESY, comparando os espectros dos componentes puros e dos DES. Nas análises de FT-IR os principais deslocamentos ocorreram nas ligações C-O e C=O. As análises de NMR, permitiram uma melhor compreensão das interações que ocorrem na formação dos solventes. A técnica de extração utilizada foi a microextração líquido-líquido dispersiva (DLLME), sem o uso de solvente dispersor. As principais variáveis que afetam a extração foram otimizadas com o auxílio de planejamento fatorial. As faixas ótimas determinadas foram (para um volume de amostra fixo de 10 mL): 3,0 +0,60 g de NaCI (efeito salting-out), pH=7,0±2,0, tempo de agitação por vórtex de 4 + 2 e 150 µL de DES formado por mentol e timol em uma razão molar de 1:1. A validação do método resultou nos seguintes parâmetros de mérito: coeficiente de determinação superiores a 0,99, faixa linear de trabalho de 1 a 400 µg/L, limite de detecção de 0,3 µg/L, limite de quantificação de 1 µg/L, precisão interdia de 1,33% a 9,86% e precisão intradia (n=4) de 4,65 a 15,52% (n=12). A aplicação foi realizada em seis diferentes matrizes aquosas e duas alimentícias, detectando o metil paration na amostra do lago (UDESC- CCT). Os ensaios de exatidão por adição-recuperação resultaram em recuperações médias de 97,97% nos três níveis avaliados. A avaliação e comparação com outras metodologias foi feita com base nos princípios da química analítica branca (utilizando o algoritmo 12), no qual o método proposto nesta dissertação apresentou um nível de "brancura" maior em comparando com as metodologias selecionadas. As limitações encontradas são decorrentes das propriedades físico-químicas do DES que influenciaram o desenvolvimento e aplicação da metodologia. Portanto, a metodologia desenvolvida se apresenta como uma alternativa para a determinação simultânea de organofosforado e piretróides aos solventes convencionais, utilizando apenas DES, sem o uso de um solvente dispersor para a DLLME.
Assessment of a conventional 4L DC-DC Flying Capacitor Topology to operate in resonant mode and soft-switching capability
(2024) Medeiros, Augusto Manfroi
Multilevel resonant converters have been used to achieve high levels of power density and efficiency in low voltage (LV) step-down converters, due to the demand for high output currents and the benefits of soft-switching properties. These converters typically operate at or above the resonance frequency due to their characteristics. This work proposes an extension to the multilevel resonant floating capacitor (ML-RFLCC) converter, demonstrating the ability of a 1:3 converter to achieve soft-switching and output voltage regulation while operating at or below the resonance frequency. Due to the number of state variables, a state diagram is proposed to demonstrate the operation of the proposed converter, and its dependencies, on the different resonant tanks. To achieve these objectives, this work proposes an operating coefficient A. A prototype, employing GaN switches, is developed to validate the theoretical results and non-idealities while operating below the resonance frequency.
Desempenho térmico e mecânico de concreto para pavimentação dosado com resíduo de estação de tratamento de água
(2024) Rieck, Thuany Cristine
O tratamento de água convencional gera um resíduo conhecido como resíduo de Estação de tratamento de água (RETA). O descarte inadequado desse resíduo pode causar danos ao meio ambiente, principalmente ao curso de água. Este resíduo tratado termicamente tem características químicas e mineralógicas semelhantes ao do cimento Portland, assim podendo ser utilizado na produção de concreto, como o de pavimento simples. Diante desses fatos, o principal objetivo desta pesquisa será analisar o desempenho térmico e mecânico de concreto para pavimentação dosado com resíduo calcinado de estação de tratamento de água em substituição ao cimento Portland. Serão utilizados quatro diferentes traços, sendo eles o de referência sem adição de resíduo, e aqueles com a incorporação de 1%, 5% e 10% de RETA substituindo parcialmente o cimento Portland. Foram analisadas as propriedades térmicas deste tipo do concreto a partir dos ensaios de condutividade térmica e a análise de temperatura, além disso, também foram avaliadas as suas propriedades mecânicas: resistência a compressão axial, resistência a tração na flexão e resistência a tração por compressão diametral, encontrando uma resistência a compressão axial média de 46 MPa, além disso todos os resultados foram superiores aos regulamentados em norma de 30 MPa. Os corpos de prova com 10% de resíduo apresentaram maior eficiência térmica, com uma condutividade térmica mais alta do que os corpos de prova de referência obtendo dessa forma maior estabilidade térmica, tendo uma variação de temperatura menor. Além disso, análises microestruturais utilizando microscopia eletrônica de varredura foram realizadas para compreender a interação entre o resíduo e a matriz cimentícia. A análise estatística indicou que o resíduo influencia certamente as propriedades do concreto, especialmente nas substituições de maior percentual. Os resultados sugerem que o resíduo de ETA calcinado é uma alternativa viável e sustentável para a produção de concreto, proporcionando desempenho adequado para uso em pavimentos.
Desenvolvimento de membranas condutoras core-shell de PVC/PMMA/PANI por eletrofiação coaxial
(2024) Moraes, Stephen Christina De
A eletrofiação convencional e a coaxial são técnicas fundamentais para a produção de nanofibras com diversas aplicações em áreas como medicina, engenharia de tecidos, baterias sensores. A eletrofiação coaxial, especialmente benéfica para materiais desafiadores como polímeros condutores, permite a criação de nanofibras core-shell com funcionalidades aprimoradas. No entanto, desafios persistem, incluindo a compreensão da condutividade de materiais como a polianilina e as propriedades mecânicas das fibras resultantes. Este estudo visa desenvolver nanofibras 'core-shell' de PANI/PMMA e PVC via eletrofiação coaxial com características condutoras. Neste contexto, foram investigados os parâmetros da eletrofiação convencional de PVC e PMMA, com e sem polianilina (PANi), para definir condições iniciais para eletrofiação coaxial e produção de nanofibras core-shell. Diferentes concentrações de PMMA (5, 10, 15, 18 e 22% ) e PANI (0, 5 e 10%) foram testadas, mantendo-se a solução de PVC constante em 18%. A eletrofiação foi bem- sucedida com PMMA a 18% e PANi a 5% ou 10%, utilizando a solução de PVC para completar a estrutura. As análises de MEV e MET confirmaram a formação de estruturas core-shell, com diâmetros variando cerca de 1,831±0,399 μm. As condições otimizadas para obtenção de fios uniformes incluíram uma tensão de 16 kV, vazão de 0,03 ml/min e distância agulha/coletor de 18 cm. A polianilina mostrou ser fundamental na estabilidade do cone de Taylor, resultando em mantas uniformes e livres de defeitos. A utilização da eletrofiação coaxial se mostrou de extrema importância para a produção das fibras core-shell, sendo possível a retirada das membranas do coletor, algo que não foi possível realizar com a eletrofiação monoagulha das soluções de PMMA/PANI devido a característica cotton-wool-like. A análise da espectroscopia de impedância elétrica, juntamente com a análise do ângulo de contato, destacou a importância da condutividade e molhabilidade para aplicação em sensores de umidade, onde a configuração shell com PANI na casca apresentou a melhor performance, tendo uma condutividade de 1,35E-09 S/cm resistividade de 7,40E+08 Q.cm para as amostras secas, e para as amostras umedecidas com água destilada esses valores foram de 4,19E-07 S/cm e 2,38E+06 Q.cm, respectivamente. Mostrando assim, que técnica de eletrofiação coaxial é uma técnica efetiva para obtenção de membranas com propriedades condutoras com potencial aplicação em sensores de umidade.
Desvendando a natureza de 3XMM J185246.6+003317 : um magnetar de alta massa com baixo campo magnético
(2024) Silva, Iago Filipe de Souza
A presente dissertação aborda o estudo de 3XMM J185246.61003317, um repetidor de raios gama suaves (SGR) de rotação lenta, localizado nas proximidades do remanescente de supernova (SNR) Kes 79. Este trabalho se insere no contexto da astrofísica moderna, que combina os princípios da relatividade geral com técnicas avançadas de análise estatística, como a inferência Bayesiana, para investigar objetos extremamente densos e energéticos. A relatividade geral, proposta por Albert Einstein, fornece a base teórica necessária para compreender fenômenos em campos gravitacionais intensos, enquanto a estatística Bayesiana permite uma inferência rigorosa de parâmetros astrofísicos, particularmente útil em situações com dados limitados ou incertos, como ocorre na observação de estrelas de nêutrons.
Efeitos da silanização em nanocompósitos híbridos de Polivinil Butiral com nanopartículas de óxido de Tungstênio e/ou dióxido de Titânio
(2024) Frankowiak, Juliana Cristina
Longas exposições à radiação UV-A e UV-B são danosas aos seres humanos, podendo causar degradação de moléculas, fotoenvelhecimento e câncer de pele. Por este motivo, são crescentes as pesquisas dedicadas ao desenvolvimento de filtros de bloqueio UV, com distintas aplicações. Visando a obtenção de um material multifuncional e que atinja este objetivo, filmes de diferentes espessuras de polivinil butiral (PVB) contendo nanopartículas de óxido de tungstênio (WO3) e/ou dióxido de titânio (TiO2) foram produzidos. Adicionalmente, os efeitos da silanização destas nanopartículas foram estudados, com o intuito de se obter um material transparente e com maior bloqueio à radiação UV. Análises de XPS confirmaram a eficácia da silanização proposta, porém podem indicar que o tratamento tenha sido incompleto. Para a produção dos nanocompósitos utilizou-se o método de mistura dispersiva via sonicador de alta potência e posterior evaporação de solvente. As seguintes concentrações de nanopartículas foram adicionadas: 2,5; 5,0 e 7,5 % (m/m) pristine (sem tratamento) e/ou silanizadas. Os filmes resultantes possuem espessura média de 8 µm e 30 µm. Para os filmes mais finos, a adição de nanopartículas melhorou a estabilidade térmica dos nanocompósitos, conforme verificado via análise termogravimétrica (TG). Resultados de DSC também apontaram tendência de diminuição dos valores de temperatura de transição vitrea, conforme maior fração de nanopartículas é adicionada. Em relação às propriedades ópticas, as amostras são transparentes e apresentaram maiores valores de bloqueio UV-A e UV-B conforme maior fração de fase dispersa foi adicionada. Para os nanocompósitos de espessura média de 8 µm, filmes contendo nanopartículas silanizadas exibiram valores de bloqueio UV superiores, provavelmente devido à melhor dispersão das nanopartículas no meio. A amostra contendo 5,0 % (m/m) da mistura de WO3 e TiO2 silanizadas demonstrou a melhor combinação de resultados das propriedades térmicas e ópticas. Filmes de 30 µm contendo TiO2 apresentaram mudança de coloração, quando submetidos à radiação solar. As amostras mais espessas exibiram maior capacidade de bloqueio UV, atingindo-se valores superiores a 95 % em nanocompósitos contendo 7,5% (m/m) de nanopartículas. Nestes casos, a silanização mostrou-se prejudicial, diminuindo as propriedades de bloqueio UV.
Efeitos da silanização em nanocompósitos híbridos de Polivinil Butiral com nanopartículas de óxido de Tungstênio e/ou dióxido de Titânio
(2024) Frankowiak, Juliana Cristina
Longas exposições à radiação UV-A e UV-B são danosas aos seres humanos, podendo causar degradação de moléculas, fotoenvelhecimento e câncer de pele. Por este motivo, são crescentes as pesquisas dedicadas ao desenvolvimento de filtros de bloqueio UV, com distintas aplicações. Visando a obtenção de um material multifuncional e que atinja este objetivo, filmes de diferentes espessuras de polivinil butiral (PVB) contendo nanopartículas de óxido de tungstênio (WO3) e/ou dióxido de titânio (TiO2) foram produzidos. Adicionalmente, os efeitos da silanização destas nanopartículas foram estudados, com o intuito de se obter um material transparente e com maior bloqueio à radiação UV. Análises de XPS confirmaram a eficácia da silanização proposta, porém podem indicar que o tratamento tenha sido incompleto. Para a produção dos nanocompósitos utilizou-se o método de mistura dispersiva via sonicador de alta potência e posterior evaporação de solvente. As seguintes concentrações de nanopartículas foram adicionadas: 2,5; 5,0 e 7,5 % (m/m) pristine (sem tratamento) e/ou silanizadas. Os filmes resultantes possuem espessura média de 8 µm e 30 µm. Para os filmes mais finos, a adição de nanopartículas melhorou a estabilidade térmica dos nanocompósitos, conforme verificado via análise termogravimétrica (TG). Resultados de DSC também apontaram tendência de diminuição dos valores de temperatura de transição vitrea, conforme maior fração de nanopartículas é adicionada. Em relação às propriedades ópticas, as amostras são transparentes e apresentaram maiores valores de bloqueio UV-A e UV-B conforme maior fração de fase dispersa foi adicionada. Para os nanocompósitos de espessura média de 8 µm, filmes contendo nanopartículas silanizadas exibiram valores de bloqueio UV superiores, provavelmente devido à melhor dispersão das nanopartículas no meio. A amostra contendo 5,0 % (m/m) da mistura de WO3 e TiO2 silanizadas demonstrou a melhor combinação de resultados das propriedades térmicas e ópticas. Filmes de 30 µm contendo TiO2 apresentaram mudança de coloração, quando submetidos à radiação solar. As amostras mais espessas exibiram maior capacidade de bloqueio UV, atingindo-se valores superiores a 95 % em nanocompósitos contendo 7,5% (m/m) de nanopartículas. Nestes casos, a silanização mostrou-se prejudicial, diminuindo as propriedades de bloqueio UV.
GRAAL - gamificação em linhas de montagem manuais com realidade aumentada para a indústria 5.0
(2024) Agati, Salvador Sergi
À medida que a tecnologia avançou, os sistemas de manufatura tornaram-se cada vez mais inteligentes, partindo de um processo artesanal de produção para sistemas ciberfísicos, com máquinas autônomas o suficiente para tomada de decisões. Essa flexibilidade da indústria per- mite a personalização de produtos que, por sua natureza, são produzidos em baixa quantidade, muitas vezes inviabilizando financeiramente sua automação completa. A permanência do ser humano na linha de montagem cria um gargalo de qualidade. O erro humano prevalece nas estatísticas das linhas de montagem. Uma possível alternativa para diminuir os erros das linhas de montagem manuais é a Realidade Aumentada (RA). No entanto, apenas a RA não é sufici- ente para evitar desmotivação e falta de engajamento dos operadores na tarefa, repetitiva por natureza. A gamificação pode ser um recurso auxiliar ao operador para aumentar sua motivação e engajamento. O objetivo deste trabalho é propor um modelo conceitual de gamificação para uma linha de montagem manual auxiliada por RA com o intuito de reduzir a taxa de erros e os tempos de montagem. A metodologia utilizada consistiu de levantamento do estado da arte para se definir diretrizes de projeto de RA e de gamificação e conceituar e definir um modelo de gamificação para a área. O modelo proposto foi implementado em um sistema de RA para linhas de montagem manual de placas de circuito impresso (PCIs). Essa prova de conceito foi avaliada por 34 especialistas da área usando-se dois questionários, adaptados para o contexto da aplicação: Technology Acceptance Modeling 3 (TAM3) e Gameful Experience (GAMEX). O GRAAL foi bem avaliado nos dois questionários. Todas as questões positivas ficaram com pontuações acima do centro da escala para ambos os questionários. Todas as questões negativas ficaram abaixo do centro da escala, para ambos os questionários. A exceção foi o construto Absorção do GAMEX (que avaliou o quanto a operadora estava absorta em relação à atividade e à gamificação), com questões afirmativas, que teve todos os resultados abaixo do centro da escala, o que foi um resultado considerado desejado. Esses resultados sugerem que o GRAAL pode ser útil como recurso auxiliar para linhas de montagem manuais. Entretanto, modelar um sistema que articule RA e gamificação não é uma tarefa trivial na indústria. Os recursos do sistema dependem de fatores condicionantes como ambiente da aplicação, contexto da aplicação, público da aplicação, hardware de RA e elementos de gamificação.
Sistema microcontrolado mestre-escravo para ventilação respiratória escalável
(2024) Honorato, Thompson Costa
Ventiladores mecânicos são de suma importância para a área médica, sendo essenciais para uma ampla gama de aplicações, desde o tratamento de doenças pulmonares agudas até cirurgias cardíacas. O presente estudo apresenta o desenvolvimento de um sistema para aquisição e processamento de sinais, capaz de estabelecer comunicação em rede através do protocolo RS485. O equipamento é composto por microcontroladores ESP-WROOM-32U, sensores de temperatura DS18B20, sensores de pressão MPX5010DP e módulos MAX485 para estabelecer comunicação, entre outros componentes necessários para o funcionamento do dispositivo. O firmware foi desenvolvido em linguagem C++ e implementa recursos como um filtro passa-baixa para a atenuação de ruídos do sensor de pressão, o que garante maior confiabilidade das leituras. Para avaliar o desempenho do sistema foram realizados testes específicos para cada tipo de sensor. Para o sensor de temperatura, foram realizadas análises durante 60 s, com e sem ciclos respiratórios, de modo a determinar a precisão do sensor. Testes com ciclos respiratórios resultaram em uma média µ de 29,99 °C, um desvio padrão o de 0,1426 °C e mediana de 30,00 °C, indicando elevada precisão e confiabilidade das leituras. Testes no sensor de pressão foram realizados em intervalos de 10s, adotando um coeficiente de suavização a de 0,5501, resultando em um erro médio absoluto de 6 cmH2O, ao passo em que manteve as características do sinal de onda e atenuou picos de leitura, o que demonstra a eficácia do algoritmo de suavização adotado. Testes de comunicação ponto a ponto entre as placas mestre e escrava resultaram em frequências de atualização de 8,93 Hz e 3,01 Hz, respectivamente. Esses resultados evidenciaram a capacidade da placa mestre de detectar variações de menor amplitude do sinal de pressão. No entanto, foi observado que os gráficos gerados pela placa escrava permitiram identificar com clareza os ciclos de pressurização e despressurização do sistema, além de visualizar a abertura e o fechamento da válvula de controle de pressão. Os resultados obtidos evidenciaram a capacidade do sistema de monitorar com precisão e confiabilidade sinais de pressão e temperatura, parâmetros essenciais em sistemas de ventilação mecânica. O aspecto modular do sistema, em nível de programação e equipamento, permite a adição de novos sensores, sistemas de acionamento para geração de pressão de ar, bem como comunicação sem fio e o aprimoramento dos algoritmos de controle. Conclui-se que o sistema tem o potencial de contribuir significativamente para o enfrentamento da escassez de ventiladores durante situações de emergência, oferecendo uma solução escalável e econômica no uso de recursos.