2011 - Institutos Lactec

Transcrição

PADRONIZAÇÃO DE TÉCNICAS DE ESPECTROSCOPIA NO INFRAVERMELHO PARA A IDENTIFICAÇÃO
DE BACTÉRIAS RELACIONADAS À BIOCORROSÃO
Autor: Alexandre Garus
CNPq
Bolsista PIBITI/CNPq - LACTEC - 2010/2011
Orientador: Paulo Cesar Inone
158385/2010-1
Endereço Eletrônico: [email protected]
Departamento: DPTM – DVMT
Área de conhecimento: Eletroquímica 1.06.03.02–6; Microbiologia 2.12.02.00-1.
Palavras-chave: FT-IR, identificação de microorganismos, biocorrosão
INTRODUÇÃO
O acúmulo de matéria orgânica sobre superfícies, conhecido como biofouling, pode contribuir
para a formação de biofilmes, os quais podem iniciar um processo de corrosão influenciada por
microrganismos, ou biocorrosão. As consequências da formação de biofilmes podem ser prejudiciais
para o funcionamento adequado de equipamentos em usinas hidrelétricas, devido ao risco de
rompimento de superfícies e obstrução ou redução de passagens de água. Logo, é perceptível a
necessidade de encontrar meios para evitar ou reduzir o desenvolvimento de biofilmes em usinas
hidrelétricas. Para isso, deve-se inicialmente identificar quais micro-organismos fazem parte do
biofilme em questão. A identificação das bactérias (um dos tipos de organismos presentes no
biofilme) em uma amostra pode ser feita, após o isolamento de cada espécie, por técnicas
convencionais que envolvem a avaliação de características morfológicas, testes bioquímicos e
análises por marcadores moleculares. Entretanto, tais métodos demandam um período de tempo
considerável e recursos elevados para serem realizados. Uma maneira de identificação mais eficiente
de bactérias, já estudada em áreas que variam desde a saúde humana (GAMBY et al., 2008) a
biocorrosão em águas marinhas (RUBIO et al., 2006), pode ser feita por técnicas espectroscópicas,
mais especificamente por FT-IR (infravermelho com transformada de Fourier).
OBJETIVOS
O objetivo deste trabalho foi a padronização de técnicas para a identificação de bactérias
utilizando a espectroscopia no infravermelho médio, mais especificamente, no FT-IR de transmissão,
de modo que posteriormente possa ser criado um banco de dados que permita a eficiente
caracterização
desses
microrganismos.
A
padronização
de
técnicas
engloba
desde
o
desenvolvimento de um preparo adequado das células bacterianas até um modelo estatístico que
permita uma boa interpretação e relação dos espectros gerados.
METODOLOGIA
Foram utilizadas amostras ATCC (American Type Culture Collection) de espécies como E.
coli, E. faecalis, P. aeruginosa, B. cepacia e S. aureus, e amostras bacterianas provenientes de
biofilmes formados em corpos-de-prova metálicos instalados na Usina de Salto Pilão, Itajaí, SC
isoladas e identificadas (ROSSO; GARCIA, 2010). Tais amostras foram cultivadas em tubos de
ensaio, em triplicata, com o meio Trypticase Soy Agar (TSA) por 48 horas a 37ºC. Em seguida,
tiveram suas solubilidades e espectros testados em diversos solventes – como água, clorofórmio,
óleo mineral, éter, éster e alcoóis – e diferentes espaçadores para, posteriormente, serem analisadas
pelo espectrômetro de FT-IR Nicolet 6700 (Thermo Scientific), utilizando a transmissão do feixe de
infravermelho através de cristais de CaF2 e da amostra.
Os espectros gerados pelo software Omnic foram transferidos para o The Unscrambler
(versão 9.7) e submetidos a análises estatísticas multivariadas. As regiões dos espectros que
apresentavam interferências excessivas ou bandas com absorbância relativamente elevada foram
desprezadas por não representarem informações significativas (KJELDAHL; BRO, 2010) e no
restante dos gráficos, a análise de componentes principais (Principal Component Analysis – PCA),
além de regressão PLS1, com uma variável numérica estipulada para cada linhagem bacteriana,
foram aplicadas. Os pré-tratamentos dos espectros consistem de baseline, alisamento e derivada
segunda de Savitzky Golay com alisamento de cinco pontos. Os processos de PCA e PLS1 foram
aplicados juntamente de validação cruzada no software.
RESULTADOS
Nos testes envolvendo os solventes, apenas a água possibilitou uma fácil suspensão das
células bacterianas; contudo tal solvente tem uma elevada absorbância em uma ampla região do
infravermelho médio, impossibilitando análises dos espectros. Óleo mineral e glicerina dificultaram
tanto o preparo da amostra como a aplicação dessa no equipamento, sendo inviáveis para as
avaliações. Dentre os solventes restantes, o clorofórmio foi o que apresentou o espectro que
possibilita a melhor visualização da maior quantidade de bandas e foi o utilizado nas análises. Quanto
aos espaçadores que limitam o espaço da amostra no suporte do espectrômetro, determinou-se que
a menor quantidade de ruído foi obtida utilizando-se um de 0,5 mm de espessura.
Definidos solvente e preparo da amostra, as análises das suspensões de células bacterianas
em clorofórmio, após receberem os pré-tratamentos supracitados e tendo as faixas de comprimento
de onda de 4000 a 3180 cm-1 e entre 2900 e 1360 cm-1 escolhidas, revelaram nos resultados de
PCA e regressão PLS1 (FIGURA 1) que a partir de espectros gerados por infravermelho médio há um
agrupamento das bactérias de mesma espécie e que, inclusive, linhagens podem ser diferenciadas,
como visto em NGO-THI et al. (2003). Entretanto, ocorreu também uma considerável aproximação de
espécies não relacionadas, o que pode revelar a presença de contaminantes presentes na amostra
contabilizados nas análises estatísticas ou diferenças de solubilidade significativas entre amostras
semelhantes.
FIGURA 1 – Gráfico de scores após a aplicação de regressão PLS1 sobre os espectros de
algumas das bactérias analisadas. Mesmas linhagens contêm o mesmo número após o prefixo “phc”.
Uma melhor quantificação das células adicionadas pode favorecer futuros resultados mais
significativos. Ainda, diferentes tratamentos estatísticos podem proporcionar uma abordagem a
relações diferentes entre os espectros.
CONCLUSÃO
A espectroscopia no FT-IR por transmissão é uma técnica que permite uma precisa
caracterização química de amostras analisadas, tendo potencial para proporcionar a produção de um
banco de dados que permita uma identificação mais rápida e eficiente de microrganismos. Algumas
alterações no preparo das amostras e na análise multivariada, no entanto, devem ser realizadas para
consolidar essa técnica e permitir uma melhor separação das amostras.
AGRADECIMENTOS
Ao PIBITI/CNPq, Programa Institucional de Bolsas de Iniciação em Desenvolvimento
Tecnológico e Inovação, ao LabMicro (Laboratório de Microbiologia e Biologia Molecular – UFPR), ao
professor Carlos Itsuo Yamamoto e ao Laboratório de Análises de Combustíveis Automotivos – UFPR
(LACAUTets) por gentilmente disponibilizarem o uso do espectrômetro, às professoras Ida Chapaval
Pimentel e Patrícia do Rocio Dalzoto, à Dra. Lílian Cristina Côcco, ao doutorando Paulo Roberto
Dantas Marangoni
e ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infra-estrutura para a
elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
GAMBY, J.; PAILLERET, A.; CLODIC, C. B.; PRADIER, C.-M.; TRIBOLLET, B. “In situ detection and
characterization of potable water biofilms on materials by microscopic, spectroscopic and
electrochemistry methods”. Electrochimica Acta 54 (2008): 66-73.
KJELDAHL, K.; BRO, R. “Some common misunderstandings in chemometrics”. Journal of
Chemometrics (2010) 24: 558-564.
NGO-THI, N. A.; KIRSCHNER, C.; NAUMANN, D. “Characterization and identification of
microorganisms by FT-IR microspectrometry”. Journal of Molecular Structure (2003): 371-380.
ROSSO, D. F.; GARCIA C. M. “Cultivo, isolamento e análise bioquímica e molecular de Pseudomonas
sp. associadas à biocorrosão em usinas hidroelétricas”. IV Seminário Anual de Iniciação em
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação do LACTEC- PIBIT/CNPq, 2009.
RUBIO, C.; OTT, C.; AMIEL, C.; DUPONT-MORAL, I.; TRAVERT, J.; MARIEY, L. “Sulfato/thiosulfato
reducing bacteria characterization by FT-IR spectroscopy: A new approach to biocorrosion control”.
Journal of Microbiological Methods 64 (2006): 287-296.
SOLOMONS, T. W. G.; FRYHLE, C. B. “Química Orgânica” volume 1. 8ª Edição, LTC, 2005.
EQUIPAMENTO IDENTIFICADOR DE FASES PARA REDES DE MÉDIA TENSÃO 13.8KV
Autor: Alexandre Mateus Zavadniak
CNPq
129401/2010-2
Bolsista PIBITI/CNPq - LACTEC – 2010/2011
Orientador: Rogers Demonti
Endereço Eletrônico:
[email protected]
[email protected]
Departamento: DPEI - DVEL
Área de conhecimento: Engenharia Elétrica 3.04.00.00-7
Palavras-chave: Identificador de Fases, Balanceamento de Cargas, Faseamento.
Introdução:
Com o aumento constante das áreas de expansão da malha de distribuição de energia, a
rede elétrica vem aumentando rapidamente. Com isso a distribuição da rede aumenta
consideravelmente, surgindo o desequilíbrio do sistema trifásico de distribuição. Isto ocorre, pois o
técnico que realiza o procedimento de ligação das fases não possui o conhecimento de qual fase do
sistema trifásico ele esta adicionando novos consumidores, sendo como conseqüência o desequilíbrio
da rede. Este desequilíbrio da rede trifásica com neutro aterrado faz com que ocorra uma corrente de
fuga chamada de corrente de neutro, em alguns casos ocorre grandes correntes de neutro. Este
problema pode tomar grandes proporções e afetar o sistema inteiro.
Como solução surge à necessidade de um equipamento que realize o procedimento de
identificação das fases, assim podemos equilibrar o sistema trifásico, executando o balanceamento
de cargas, escolhendo qual consumidor devemos ligar a fase A, fase B ou fase C. Com isso podemos
minimizar os efeitos de corrente de neutro e realizar o procedimento de manutenção da linha de
maneira mais eficiente.
Objetivos:
•
Pesquisa de métodos de transmissão de sinais de em linhas de transmissão;
•
Avaliar sistemas já existentes de identificadores de fase de baixa tensão;
•
Estudo do comportamento de linhas de transmissão trifásico com neutro aterrado;
•
Desenvolvimento de um protótipo com capacidade de identificar fases em sistemas trifásicos
estrela com neutro aterrado;
•
Modelar e construir um ramal de testes;
Metodologia:
Transmissão de Dados
Inicialmente foram propostos três meios distintos para a transmissão de dados, o primeiro é
utilizar a própria linha de transmissão para comunicação (PLC - Power Line Communication), este
tem como limitação a distância de operação, devido à carga na linha em questão. A segunda opção é
a transmissão por RF (Radio Freqüência), este por sua vez é independente as cargas associadas na
rede, mas possui a limitação de potência dos transmissores a longa distância e problemas de
interferência. A terceira é a comunicação GPRS (General Packet Radio Service), ideal para longas
distâncias, entretanto ele possui um grande atraso para transmissão de sinais, neste caso foi criado
uma estampa de tempo junto ao protocolo de comunicação para minimizar os atrasos, assim a
transmissão GPRS foi aplicado a este projeto.
Modelo da rede
O modelo que foi seguido é um sistema de redes trifásico estrela com neutro aterrado, sendo
considerado tanto a tensão de fase como a tensão de linha.
Comunicação
O sinal de sincronismo é gerado por dois módulos GPS (Global Positioning System), um no
receptor e outro no transmissor. A comunicação entre estes dois é gerada por módulos GPRS
(General packet radio service), tecnologia aplicada em transmissões de celulares.
Resultados:
Circuitos Eletrônicos
Os Circuitos Eletrônicos são responsáveis pela leitura completa dos sinais das três fases,
comparação das fases e comunicação do modulo de referência com o identificador. Na figura 1
podemos observar de maneira mais simplificada o funcionamento em conjunto de todos os circuitos
eletrônicos do sistema.
Fig. 1: Diagrama demonstrativo da técnica a ser adotada na identificação das fases.
O circuito eletrônico foi elaborado por pesquisadores envolvidos no projeto, ela é responsável
pela comunicação serial (para o módulo GPS e GPRS), possui um microcontrolador que interpreta e
condiciona o sistema, conversor CC-CC e interface com o usuário através de LEDs (Light-emitting
diode).
Modelagens de um Ramal para testes em laboratório
Inicialmente foi considerado um modelo de um sistema trifásico com neutro aterrado ideal, ou
seja, sem distorções harmônicas ou distúrbios indutivos ou capacitivos. Na realidade ocorrem várias
distorções no sinal, tivemos acesso a um sistema trifásico com neutro aterrado real, mas ele é muito
complicado para ser modelado, este processo levaria muito tempo.
Com estes fatores, devemos adotar um modelo mais simples para criar um ramal de testes,
tendo a possibilidade de criar as distorções necessárias para avaliar o condicionamento dos circuitos
que compõem o identificador de fases. Este ramal é importante tanto pela segurança do sistema
quanto a do operador.
Firmware
O firmware é o programa embarcado nos módulos, ele será responsável pelo controle do
sistema e por determinar as fases. A comparação de sinais devera ocorrer entre a subestação e o
ponto de medição, pois estes pontos fornecem a menor possibilidade de erro. É importante ressaltar
que mesmo sob distorções harmônicas e presença de componentes indutivos é possível comparar as
fases pela passagem por zero dos sinais de tensão.
Conclusão:
O projeto traz uma nova perspectiva no campo de identificação de fases. Através de métodos
inovadores, como por exemplo: A comunicação por GPRS e a sincronização por GPS. Podemos
considerar o projeto como uma importante ferramenta na melhor distribuição das redes de media
tensão, sendo de vital importância para o equilíbrio das redes trifásicas.
Agradecimentos:
Os autores agradecem ao PIBITI/CNPq, Programa Institucional de Bolsas de Iniciação em
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, a Universidade Federal do Paraná e ao LACTEC, pelo
apoio financeiro, acadêmico e de infra-estrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e
desenvolvimento.
Referências:
[1]
Langner, Cristiane G.; Pereira, João Adalberto. Equipamento identificador de fases para redes
de baixa tensão. Workshop IBERCHIP 7. Montevideo, 21-23 MARCO 2001. 10 pp.
[2]
Amitava Dutta-Roy, Networks for Homes, IEEE Spectrum, Dec. 1999;
[3] Chipcon Products from Texas Instruments, CC1100 - Sigle Chip Low Cost Low Power RF
Tranceiver", Data Sheet (Rev 1.1) - SWRS038A;
[4]
Patente em Modelos de Utilidade - MU 7901355-4. Equipamento Identificador de Fases.
Lactec - Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento.
[7]
National Semiconductor, Aplication Note 146, june 1975.
[8]
Agência Nacional de Telecomunicações ANATEL, "Regulamentação sobre Equipamentos de
Radiocomunicação de Radiação Restrita", 1999;
DESENVOLVIMENTO DE MODELOS COMPUTACIONAIS PARA ANÁLISE DE CORROSÃO DE SOLOS.
Autor: Alysson Araujo Suetugo
CNPq
151179/2010-7
Orientador: Luiz Alkimin de Lacerda
Endereço
[email protected]
[email protected]
Eletrônico:
Departamento: DPEC – DVPE
Área de conhecimento: Corrosão: 3.03.04.05-9
Palavras-chave: Corrosão, Geotécnica, Fundações.
RESUMO ESTENDIDO
A amostragem de solos é um dos passos mais importantes dentro de um programa de análise
de parâmetros com objetivo de proteção e prevenção de corrosão de estruturas metálicas por
atividade do solo.
Estruturas de metal enterradas em solo são geralmente projetadas para ter uma longa
durabilidade. Portanto, antes da instalação de uma estrutura desse tipo, o teor de corrosividade e a
necessidade de métodos de proteção devem ser estudados.
A corrosão é um fenômeno de alta complexidade onde diversos parâmetros influenciam no
teor de corrosividade, entre estes estão: composição química, textura e estrutura, condições de
aeração e difusão do oxigênio (potencial redox), nível do lençol freático, pH, sais solúveis e
resistividade elétrica. Cada parâmetro tem uma importância diferente dentro do processo, variando
conforme o material considerado, tornando muito difícil uma classificação universal para a corrosão.
A corrosividade pode ser estimada por meio de análise de alguns dos parâmetros
mencionados acima, variando conforme o meio e os objetivos de cada estudo. Para que seja possível
ter posse dos valores destes parâmetros é necessário que se realize testes laboratoriais para análise
de amostras de solos que possibilitam o cálculo estimado da corrosividade referente àquele tipo de
solo.
Neste trabalho aborda-se o potencial corrosivo do solo com o intuito de disponibilizar dados
importantes para a segurança de futuras instalações de estruturas metálicas diretamente em contato
com o solo. O estudo é parte integrante de uma pesquisa que busca o desenvolvimento de uma
ferramenta para auxiliar as decisões sobre a necessidade de proteção e manutenções de estruturas.
Como resultados desse estudo apresentam-se em detalhes os processos de caracterização
de solos para a avaliação da sua agressividade e alguns resultados parciais de corrosividade em
corpos de prova, que poderão ser conclusivamente avaliados ao término das coletas em campo.
Ao longo dos estudos das amostras coletadas foi possível avaliar as dificuldades logísticas
durante a avaliação. Um estudo abrangente envolverá um grande número de amostras e as
atividades em laboratório deverão ser bem coordenadas para que os processos sejam realizados
com a necessária eficiência.
AGRADECIMENTOS
Agradeço
ao
PIBITI/CNPq,
Programa
Institucional
de
Bolsas
de
Iniciação
em
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, a UFPR, Universidade Federal do Paraná, pela
oportunidade de ingresso na Engenharia e ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infraestrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento, especialmente ao meu
orientador Luiz Alkimin de Lacerda e as seguintes pessoas que foram determinantemente importantes
ao desenvolvimento do meu trabalho : José Maurílio da Silva, Kelly Jacqueline Campos Brambilla,
Karla Monteiro Fagundes, Laisa Bennetti, Débora Tomaselli, Danilo Oliani, Alexandro Martins Gilson,
Valdevan Santos, Marcel Luiz Escobedo, Jeferson Luiz Bronholo, Marcio dos Santos, Marcelo Buras,
Rodrigo Moraes da Silveira, Ana Lucia Ferreira, Luci Ventura Rocha e Maria de Fátima dos Santos.
REFERÊNCIAS
FERREIRA, C. A. M. Estudo da corrosão pelo solo – avaliação da corrosiviade de amostras de solo
do Continente Antártico e da Região Sudeste do Brasil. 124 p. Tese. Universidade Federal do Rio de
Janeiro, COPPE. Rio de Janeiro, 2005.
ROBERGE, P.R., 1999. Handbook of corrosion engineering. McGraw-Hill. New York, United States of
America.
TRINIDAD, G.S., COLE, I.S., KING, G.A., CHAN, W.Y., 1999. Corrosion maps for large areas. In.: 1st
Asia / Pacific Conference on Harmonization of Durability Standards and Performance Tests in
Infrastructure, Bangkok, Tailândia.
GAUGER, T ANSHELM F.,.KEBLE, R., MAYERHOFER, P., DROSTE-FRANKE, B., 2000. Mapping
actual corrosion rates and exceedances of acceptable corrosion rates – procedure and results.
Proceedings of UN-ECE Workshop, Estocolmo, Suécia.
LANDIM, P.M.B. & STURARO, J.R. Krigagem indicativa aplicada à elaboração de mapas
probabilísticos de riscos. DGA,IGCE,UNESP/Rio Claro, Lab. Geomatemática,Texto Didático 06, 19
pp. 2002. Disponível em <http://www.rc.unesp.br/igce/aplicada/textodi.html>.
LACERDA L.A., SILVA J.M. & LÁZARIS J., Artigo Engineering analysis with Boundary Elements.
LACERDA L.A., SILVA J.M. , LÁZARIS J. & OLIVEIRA P.A., Artigo Analysis of a 2D Cathodic
Protection System for a Buried Slender Structure With the Dual Boundary Element Method.
IBGE – WWW.ibge.org,br
ABNT - NBR9604/1986 - Abertura de poço e trincheira de inspeção em solo, com retirada de
amostras deformadas e indeformadas – Procedimento.
ABNT – NBR 6210. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Norma Brasileira Regulamentar 6210:
Preparo, limpeza, e avaliação da taxa de corrosão de corpos de prova em ensaios de corrosão.
ABNT – NBR 6209. Associação Brasileira de Normas Técnicas, Norma Brasileira Regulamentar 6209:
Materiais metálicos não revestidos – ensaio não acelerados de corrosão Atmosférica – Método de
Ensaio.
ESTUDO
EXPERIMENTAL
DE
REPRODUTIBILIDADE
DE
MEDIDAS
ELETROQUÍMICAS
EM
SISTEMAS PB/PBSO4/NA2SO4 E PB/PBSO4/H2SO4
Autor: Ana Carla Caratchuk Bermúdez
Bolsista PIBITI/CNPq - LACTEC –
CNPq
151173/2012-9
2010/2011
[email protected]
Orientador: Juliano de Andrade
Endereço
Eletrônico:
[email protected]
Departamento: Engenharia Química
Área de conhecimento: Eletroquímica 1.06.003.02-6
Palavras-chave: Espectro de impedância eletroquímica. Impedância em eletrodo plano. Impedância em
eletrodo poroso ideal experimental.
RESUMO ESTENDIDO
Atualmente, diversos tipos de sistemas de baterias recarregáveis são encontrados no
mercado, principalmente em dispositivos eletrônicos como telefones celulares, computadores e
ferramentas portáteis. Para melhorar o desempenho e o gerenciamento da energia de uma bateria,
(SoH) do acumulador. Uma informação adequada do SoC permite que as baterias sejam utilizadas
dentro das especificações, sem necessidade de sobre–dimensionamentos ou diminuição da vida útil
por uso incorreto.
Existem diversos métodos para a determinação do SoC de baterias [1, 2], sendo que todos
eles necessitam de parâmetros experimentais. Na obtenção dos parâmetros uma das técnicas mais
utilizadas é a espectroscopia de impedância eletroquímica [3, 4]. O acesso a estas informações pode
prever quando a bateria apresentará falhas e é de enorme importância, por exemplo, para o projeto
de veículos elétricos. No entanto, o uso da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica
para eletrodos porosos (que é o caso das baterias chumbo ácido, objeto de estudo deste trabalho) é
algo não trivial em trabalhos da área devido à sua complexidade. Para interpretar corretamente os
resultados das medidas de impedância eletroquímica, é indispensável o estudo e desenvolvimento de
metodologias de preparação de eletrodo de chumbo que sejam reprodutíveis. Esta é a abordagem
utilizada neste projeto e que faz parte de um estudo mais abrangente que inclui outras atividades.
Para tanto, foram utilizados eletrodos cilíndricos de chumbo de diferentes diâmetros, embutidos em
resina de forma que a superfície em contato com o eletrólito é a seção transversal do cilindro.
Para uma das configurações estudadas, o eletrodo de trabalho utilizado é um cilindro de
chumbo (99,98%) de 6,0 cm de diâmetro, de área igual a 28,3 cm². Como contra eletrodo, é usada
uma placa positiva de bateria chumbo-ácida que deverá ser posicionada paralelamente ao eletrodo
de trabalho, dentro da célula eletroquímica. É necessário ainda o uso de um eletrodo de referência,
sendo de Hg/Hg2SO4/H2SO4 1,0 M para o eletrólito de H2SO4 e de Hg/Hg2SO4/Na2SO4 1,0 M para
o eletrólito de Na2SO4. Como quarto eletrodo, para realizar a polarização inicial do eletrodo de
trabalho, é utilizada uma barra de chumbo 99,98%. Já para a outra configuração a ser estudada, o
eletrodo de trabalho utilizado é um cilindro de chumbo (99,98%) de 8,0 mm de diâmetro, de área igual
a 0,5 cm². Como contra eletrodo é utilizada uma folha de chumbo recortada em formato circular. O
eletrodo de referência e o quarto eletrodo seguem as especificações anteriores. Em ambos os
eletrodos de trabalho foram testados procedimentos para limpar, aplanar e polir a superfície do
chumbo, utilizando lixas d’água e alumina, tendo como critério observações por microscopia óptica e
eletrônica de varredura. Foram então realizados estudos experimentais de estabilização nos
eletrodos, incluindo medidas potenciostáticas e voltamétricas. Essas medidas foram feitas e
analisadas conforme diferentes imposições de potenciais extremos (E + e E -) e de tratamento
(Etreat e Ei).
Para o eletrólito de Na2SO4, as diferentes combinações de E +, E -, Etreat e Ei foram feitas
na faixa de -3,0 V a -0,1 V, tanto para o eletrodo de área 0,5 cm² como para o de 28,3 cm². Sempre
foram adotados ttreat de 10 minutos e ti de 5 minutos e não foi feito polimento com alumina. Para o
eletrodo de área 0,5 cm², após realizadas as voltametrias e analisados seus respectivos valores de
carga de pico determinou-se que a melhor alternativa corresponde ao ensaio de E -= -2,4 V, E + = 0,1 V, Etreat = -2,0 V e Ei = -1,8 V. Para o eletrodo de área 28,3 cm², a tendência dos valores das
cargas de pico dos ensaios não correspondeu ao esperado, e portanto não foi possível encontrar um
conjunto de medidas reprodutíveis.
Foram selecionadas três amostras de chumbo 99,98% para análise em MEV, com o objetivo
de se observar as modificações que ocorrem nas etapas de preparação e de estabilização do
eletrodo. Todas as amostras foram igualmente limpas e aplanadas utilizando-se lixas d’água,
diminuindo gradativamente a sua granulometria. Enquanto a amostra 01 foi apenas lixada conforme o
descrito, a amostra 02 foi ainda polida com alumina e a amostra 03 foi submetida a ciclos de
estabilização por voltametrias. As imagens das amostras 01, 02 e 03, respectivamente, podem ser
vistas abaixo.
Figura 1 – Imagens das amostras 01, 02 e 03 com amplificação de 1000x.
Percebe-se que muitas partículas das lixas d’água utilizadas acabam se alojando na
superfície do chumbo, por ser este um metal muito mole. Ainda, como todas as amostras provêm de
uma mesma barra de chumbo, é possível concluir que após os ciclos de estabilização a superfície do
chumbo está sendo recuperada, pois não há nenhuma modificação física visível se forem
comparadas as imagens da amostra 01 às da amostra 03. Como observando as imagens das
amostras 01 e 02 não se nota muita diferença quanto à regularidade da superfície do chumbo,
conclui-se também que não se compensa realizar o polimento do eletrodo com alumina, pois o
chumbo é um metal muito poroso, e quando há polimento com alumina há também o acúmulo dessa
solução nos poros da superfície, ocupando assim um espaço que deveria ser utilizado para as
reações de estabilização.
Para o eletrólito de H2SO4, após varredura exploratória inicial observou-se que os potenciais
extremos devem estar na faixa de -1,4 V a -0,7 V. Os potenciais de tratamento, no entanto, devem
estar entre -1,4 V e -1,0 V, região em que a corrente é negativa, ocasionando redução da superfície
do chumbo. O estudo da combinação de diferentes potenciais Etreat e Ei para a solução de
H2SO4 ainda está em andamento, tanto para o eletrodo de área 0,5 cm² como para o de 28,3 cm².
Observando como um todo os resultados encontrados, pode-se concluir que os resultados
para o eletrodo de área 0,5 cm² são satisfatórios e encontram-se dentro do esperado, enquanto para
o eletrodo de área 28,3 cm² foi observado um grande desvio. Isso, em tese, não deveria ter
acontecido, já que foi feita uma análise pelas grandezas de densidade de corrente e de potencial,
ambas independentes da área do eletrodo. As causas dos desvios observados são experimentais,
pois na prática há maior dificuldade de se trabalhar com um eletrodo grande do que com um pequeno
(há maior dificuldade em embutir em resina, em lixar e aplanar e em montar o sistema eletroquímico).
Há, ainda, o problema das bolhas de hidrogênio, que também aparecem em maior quantidade
conforme maior a área do eletrodo. As bolhas modificam a solução e a superfície do chumbo, seja
permanecendo na sua superfície ou nas suas reentrâncias. Observando as imagens de MEV, podese concluir também que o processo de preparação inicial dos eletrodos deve ser reavaliado, para
evitar a incrustação das partículas abrasivas de lixa no eletrodo. Além disso, experimentalmente
notou-se que é mais fácil obter reprodutibilidade em medidas feitas no eletrólito de Na2SO4 que em
H2SO4. Para o Na2SO4, os resultados geralmente se confirmam quando uma medida é feita mais de
uma vez, o que não acontece para o H2SO4.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, à Universidade Federal do Paraná e ao LACTEC, pelo
desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
[1]
PILLER, S.; PERRIN, M.; JOSSEN, A. Methods for state-of-charge determination and their
applications. Journal of Power Sources. v. 96, p. 113-120, 2001.
[2]
POP, V. et al. State-of-the-art of battery state-of-charge determination. Measurement Science
and Technology. v.16, p. 93-110, 2005.
[3]
BLANKE, H. et al. Impedance measurements on lead–acid batteries for state-of-charge, state-of-
health and cranking capability prognosis in electric and hybrid electric vehicles. Journal of Power
Sources. v. 144, p. 418-425, 2005.
[4]
KEDDAM,
M.;
STOYNOV,
Z.;
TAKENOUTI,
H.
Impedance
Pb/H2SO4 batteries. Journal of Applied Electrochemistry. v. 7, p. 539-544, 1977.
measurement
on
ANÁLISE ESTATÍSTICA DE DADOS DE MONITORAMENTO DE QUALIDADE DE ÁGUA SUPERFICIAL DA
FASE DE PRÉ-ENCHIMENTO DO RESERVATÓRIO DA UHE MAUÁ
Autor: Ane Caroline Tancon
CNPq
800177/2010-0
Orientador: Tânia Lúcia Graf de Miranda
[email protected]
Departamento/Divisão: DPRA - DVMA
Área de conhecimento: Qualidade do ar, das águas e do solo: 3.07.04.04-9
Palavras-chave: Qualidade da água, Análise estatística, UHE Mauá.
RESUMO ESTENDIDO
1.
Introdução e justificativa
O monitoramento da qualidade da água de rios e reservatórios em regiões de
empreendimentos hidrelétricos constitui etapa fundamental para o processo de licenciamento
ambiental.
A partir do monitoramento contínuo, uma grande base de dados de qualidade de água é
gerada a qual muitas vezes é utilizada exclusivamente na redação de relatórios direcionados aos
órgãos ambientais. Tais dados são posteriormente incorporados a um banco de dados sem que, na
maioria das vezes, informações adicionais sejam produzidas a partir da aplicação de técnicas de
modelagem matemática e/ou estatística.
Desta forma, este trabalho se propõe a avaliar estatisticamente dados de qualidade de água
obtidos através do monitoramento mensal do rio Tibagi e afluentes na região do empreendimento
hidrelétrico Mauá. Esta avaliação almeja identificar relações entre as variáveis monitoradas, bem
como alterações de comportamento quando face a situações distintas (por exemplo: épocas de cheia
e de estiagem).
Os dados a serem utilizados fazem parte do Programa de Monitoramento de Qualidade de
Água do empreendimento UHE Mauá, obtidos na fase de pré-enchimento, a qual contou com a
execução de 13 campanhas mensais que englobaram dados físicos, químicos e biológicos no trecho
médio do rio Tibagi e afluentes, na região centro-leste do Estado do Paraná, entre os municípios de
Ortigueira e Telêmaco Borba (LACTEC, 2011).
2.
Objetivos
O principal objetivo deste trabalho é verificar o comportamento das variáveis de qualidade de
água superficial analisadas em 13 meses de monitoramento, buscando uma melhor avaliação dos
dados do Projeto por meio da análise estatística descritiva.
3.
Materiais e métodos (experimental ou metodologia)
3.1. Área de Estudo
Para o presente estudo foram utilizados dados obtidos junto ao banco de dados da COPEL a
partir de amostras coletadas no rio Tibagi e afluentes na região do empreendimento UHE Mauá. Os
dados foram coletados pela equipe de campo do LACTEC, em sete estações de amostragem, nas
estações descritas na Tabela 1 e ilustradas na Figura 1. Foram realizadas 13 campanhas mensais
compreendendo o período de dezembro/09 a dezembro/10.
Tabela 1 - Descrição e localização das estações de amostragem.
Coordenadas (UTM)
Estação
Descrição
Altitude
N
E
E1
Rio Tibagi, a montante de Telêmaco Borba
700
7306169
541250
E2
Rio Tibagi, a jusante da Fábrica da Klabin
685
7311818
537282
E3
Rio Imbauzinho, a montante do futuro reservatório
725
7311226
528046
reservatório
705
7326854
515354
E6
Rio Tibagi, a montante da barragem
586
7338675
530754
E7
Rio Tibagi, a jusante da casa de força
520
7341380
531106
E8
Ribeirão das Antas, próximo à foz
517
7341135
531682
Rio
Barra
Grande,
a
montante
do
futuro
E5
Figura 2 - Localização das estações de amostragem de águas superficiais na área de estudo.
3.2. Variáveis avaliadas
O diagnóstico da qualidade da água do rio Tibagi, na região do empreendimento UHE Mauá,
tomou como base a análise de uma série de variáveis de qualidade de água, que posteriormente
serão analisadas sobre o contexto da estatística descritiva. Para tanto, os valores obtidos para as
variáveis foram comparados com os limites dispostos pela Resolução CONAMA 357/05, quando
pertinente.
As variáveis de qualidade de água selecionadas foram: alcalinidade total, cálcio, carbono
orgânico total, cloreto, condutividade, coliformes totais, coliformes termotolerantes, DBO, DQO,
dureza, fósforo total, fósforo reativo, magnésio, nitrato, nitrito, nitrogênio amoniacal, nitrogênio total,
pH, potássio, sódio, sólidos totais, sulfato e turbidez.
3.3. Delineamento Estatístico
Após a seleção das variáveis a serem avaliadas, o banco de dados qualidade de água de
cada ponto de amostragem selecionado foi formatado, de maneira a torná-lo compatível com as
análises que se pretende realizar e os resultados que se desejam obter.
Foram aplicadas medidas numéricas como: média, mediana, coeficiente de variação, desvio
padrão e variância, para descrever relações entre variáveis e/ou a evolução temporal de atributos de
associados à qualidade da água no período observado. Também foram elaborados gráficos que
serão avaliados para verificar a influência das variáveis selecionadas sobre a qualidade de água.
Complementarmente, serão analisadas as diferenças entre os períodos de cheia e estiagem e
como eles influenciam os resultados.
3.4. Conclusão
A comparação dos dados analíticos com a Resolução CONAMA 357/5 indicou que as
variáveis fósforo total e coliformes termotolerantes apresentaram desacordos em todas as estações
analisadas em algum momento do período analisado. As variáveis turbidez e DBO também
apresentaram discordância em algumas estações, porém seus valores ultrapassaram no máximo 5%
do seu limite.
Na próxima etapa, os resultados estatísticos serão interpretados, assim como os gráficos
gerados, visando uma melhor avaliação dos dados do Projeto por meio da análise estatística
descritiva.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infraestrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento, e a COPEL, Companhia
Paranaense de Energia, pela disponibilização dos dados.
Agradecem também pela oportunidade, aprendizado e apoio repassados pelas pesquisadoras
Tânia Lúcia Graf de Miranda, Nicole Machuca Brassac de Arruda, Marianne Schaefer França
Sieciechowicz, Gheysa do Rocio Morais Pires e Letícia Uba da Silveira.
REFERÊNCIAS
BRASIL. Resolução. 357 do CONAMA. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes
ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento
de efluentes, e dá outras providências. - Data da legislação: 17/03/2005 - Publicação DOU nº 53, de
18/03/2005, págs. 58-63. 2005.
LACTEC – Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento. 2011. Diagnóstico Das Condições
Limnológicas e da Qualidade da Água Superficial e Subterrânea na Região do Empreendimento
UHE MAUÁ – Relatório Final Fase Rio Relatório Interno. Fev / 2011. Curitiba
ELETRODEPOSIOÇÃO DE CHUMBO SOBRE GRAFITE
Autor: Anna Monica Radovanovic
CNPq
151175/2010-1
Endereço
Endereço
[email protected]
Eletrônico:
Eletrônico:
[email protected]
Departamento: DPTM - DVMT
Área de conhecimento: Eletroquimica 1.06.03.02-6
Palavras-chave: grafite, chumbo, eletrodeposição
Desde o início do século XX o mundo tem sido palco de um conflito entre a necessidade do
acúmulo de energia e entre a eficiência desta. Em meio a esse cenário surge um setor revolucionário:
o das baterias. Porém, a partir do século XXI, sentiu-se a necessidade da inserção de uma nova
frente a esse conflito: a sustentabilidade, que passou a exigir o desenvolvimento de sistemas de
armazenamento de energia mais sofisticados. Um dos sistemas criados foi a bateria chumbo-ácido,
que pode ser definida como um conjunto de acumuladores elétricos recarregáveis e usados para o
recebimento, o armazenamento e a liberação de energia por meio de reações químicas que envolvem
chumbo e ácido sulfúrico. A bateria chumbo-ácido é, de fato, uma das opções mais baratas e quase
que totalmente reciclável entre os sistemas de armazenamento, porém a presença de chumbo como
material coletor de corrente tem como consequência a baixa densidade de energia na bateria. Uma
das alternativas abordadas para modificar esse cenário é a substituição das grades coletoras de
corrente de chumbo por um material menos denso. Sendo assim, o presente trabalho foi dedicado ao
desenvolvimento de métodos viáveis e acessíveis de eletrodeposição de chumbo em substratos que
têm uma possível aplicabilidade na construção de uma bateria e, também, tem-se por objetivo o
desenvolvimento de métodos para avaliar esses depósitos a fim de garantir sua uniformidade, suas
resistências química e mecânica e, por consequência, o bom funcionamento da bateria. Tendo isso
em vista, o cerne do trabalho se constituiu em inúmeros testes com eletrodeposição, nos quais
variaram-se parâmetros como o preparo do eletrodo de trabalho, o banho de deposição, a
temperatura da célula eletrolítica e a faixa de potencial aplicada. Esses testes foram feitos visando a
otimização dos depósitos de chumbo metálico sobre grafite. Sendo assim, foram primeiramente feitas
deposições galvanostáticas, em que a célula era formada, basicamente, por um béquer de vidro que
continha a solução do banho eletrolítico, um contra-eletrodo constituído por uma placa plana de
grafite, um eletrodo de trabalho também de grafite e plano, um termômetro, uma manta de
aquecimento e suportes. Em primeiro lugar foram testadas as variações quanto ao preparo do
eletrodo de trabalho, as quais englobaram o seu formato e o tratamento da sua superfície. Quanto ao
formato: os primeiros depósitos foram feitos sobre eletrodos planos e quadrados. Notou-se que o
chumbo metálico depositado se concentrou nas bordas e nos cantos do eletrodo. Isso se deve ao
efeito de borda ocorrido durante a passagem de corrente, a qual provoca a concentração de cargas
nas bordas do substrato e, consequentemente, o acúmulo de metal. Sendo assim, passou a ser
usado um eletrodo também de face plana, porém arredondado e imerso em resina, o que diminuiu ao
máximo o efeito de borda e permitiu um depósito mais uniforme na região central do grafite. Quanto
ao tratamento da superfície: os eletrodos de trabalho estavam sendo lixados (a fim de remover
impurezas presentes em sua superfície) com várias lixas, cada uma de granulometria cada vez maior,
ou seja, polindo cada vez mais a superfície a ser depositada. Testou-se também polimento com
alumina. Através de análises por MEV notou-se que eletrodos com a superfície menos polida
agregam melhor os depósitos de chumbo. Isso ocorre devido à própria irregularidade da superfície do
grafite, que fornece aos cristais de chumbo uma força física adicional. Viu-se, também, que o
tratamento com alumina não é vantajoso, visto que esta deixa partículas aderidas no eletrodo (o que
modifica o depósito e as posteriores análises). Foram também testadas diferentes soluções (e
aditivos) a fim de verificar as influências que o banho pode causar no depósito. Foram testados dois
tipos básicos de banho: soluções de (NO3)- e de (BF4)- de diferentes concentrações (de 0,03M a
0,1M) e com variações no pH através da adição de HNO3. Dentre as soluções testadas, a mais
indicada para a deposição de Pb metálico em eletrodos planos de grafite é a solução de (BF4)- sem
adição de ácido. Outro parâmetro testado foi a temperatura do banho eletrolítico durante a deposição.
Percebeu-se que, com o aumento da temperatura, as deposições são melhores e mais uniformes,
porém essa observação é limitada a uma temperatura de cerca de 50ºC, visto que acima desse valor
há uma intensa formação de bolhas na superfície do eletrodo, o que acaba sendo prejudicial para o
mecanismo da eletrodeposição. Ao longo das deposições foi sendo testada também a influência da
faixa de potenciais. Em geral, as varreduras foram feitas entre -0,800 V e -1,600 V. Potenciais
inferiores a -1,600 V causam uma deposição rápida, excessiva e cristais muito robustos, enquanto
que potenciais superiores a -0,800 V estão atrelados a uma corrente anódica, o que pode
desencadear o desprendimento do chumbo depositado. Como mencionado, além dos testes feitos a
fim de otimizar a deposição de chumbo sobre o grafite, almejou-se também desenvolver um método
de análise dos próprios depósitos para saber, seja qualitativamente ou quantitativamente, a
homogeneidade destes. Uma possível abordagem para isso é a aplicação da Equação de Tafel aos
resultados de varredura linear catódica feitas em cada um dos substratos. O gráfico de sobrepotencial
vs. o logaritmo da densidade de corrente foi feito para cada um dos materiais: grafite, chumbo
metálico e chumbo depositado sobre o grafite. Com as duas princiais curvas em mãos,
correspondentes aos elementos puros, plota-se um só gráfico e analisa-se a posição e o formato da
terceira curva, correspondente ao material depositado. Dessa forma vê-se como a superfície se
comporta. O ideal é que a curva correspondente ao depósito seja exatamente sobreposta à curva
correspondente ao chumbo metálico, visto que isso indicaria que o depósito cobriu perfeitamente a
superfície do grafite. Uma conclusão que pôde ser feita com base nas curvas de Tafel é que o grafite
é um possível substrato para substituir o chumbo metálico nas grades coletoras de corrente, visto que
há uma semelhança entre o posicionamento das curvas e seus respectivos formatos. Tendo todos
esses resultados e conclusões em mãos, pretende-se, ainda, aprimorar os métodos de
eletrodeposição e, também, aprimorar o método para avaliar a qualidade desse depósito, lembrando
que o processo deve ser prático e aplicável industrialmente.
AGRADECIMENTOS
desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
[1]. Wang S., Xia B., Yin G., and Shi P. Effects of additives on the discharge behavior of positive
electrodes in lead/acid batteries. J.P.Sources, 55 (1995) 47-52.
[2]. P. W. Appel and D. B. Edwards. Capacity predictions for lead/acid battery plates having
conductive aditivers. Journal of Power Sources, 55 (1995) 81-85.
[3]. K. McGregor. Active-material additives for high-rate lead/acid batteries: have there been any
positive advances?. Journal of Power Sources, 59 (1996) 31-43.
[4]. M. Shiomi, T. Funato, K. Nakamura, K. Takahashi and M. Tsubota. Effects of carbon in
negative plates on cycle-life performance on valve-regulated lead/acid batteries. Journal of Power
Sources, 64 (1997) 147-152.
[5] Calábek M., Micka K., Krivák P., and Baça P. Significance of carbon additive in negative lead
acid battery electrodes. Journal of Power Sources, 158 (2006) 864-867.
[6] Valenciano J., Sanchez A., Trinidad F. and Hollenkamp A. F. Graphite and fiberglass additives
for improving high-rate partial-state-of-charge cycle life of valve regulated lead-acid batteries.
J.P.Sources 158 (2006) 851-863.
[7] Soria M. L., Trinidad F., Lacadena J. M., Sanchez A. and Valenciano J. Advanced valveregulated lead-acid batteries for hybrid vehicle applications. J.P.Sources, 168 (2007) 12-21.
[8]. Wissler M. Graphite and carbon powders for electrochemical applications. J.P.Sources, 156
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[9]. Bullock K. R. Lead/acid batteries. J.P.Sources, 51 (1994) 1-17 (e referências contidas neste
artigo).
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vitreous carbon . J Electroanal. Chem. 410 (1996) 55-60.
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reticulated vitreous carbon (RVC). J.P.Sources, 64 (1997) 29-34
[12]. Das K., Mondal A. Discharge behavior of electro-deposited lead and lead dioxide electrodes
on carbon in aqueous sulfuric acid. J.P.Sources, 55 (1995) 251-254
[13]. Das K., Mondal A. Studies on a lead–acid cell with electrodeposited lead and lead dioxide
electrodes on carbon. J.P.Sources, 89 (2000) 112-116.
[14]. Gyenge E., Jung J.and Mahato B. Electroplated reticulated vitreous carbon current
collectors for lead–acid batteries: opportunities and challenges. J.P.Sources, 113 (2003) 388-395.
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of graphite foams as current collectors for lead acid batteries. J.P.Sources, 161 (2006) 13921399.
[16] Shivashankar S. A., Shukla A. K., Mane A. U., Hariprakash B. and Gaffoor S. A. US Patent
0151982 A1 (2004).
[17] Hariprakash B., Mane A. U., Martha S. K., Gaffoor S. A., Shivashankar S. A. and Shukla A.
K. A Low-Cost, High Energy-Density Lead/Acid Battery Electrochem. And Solid-State Lett., 7
(2004) A66.
[18] Martha S. K., Hariprakash B., Gaffoor S. A., Trivedi D. C. and Shukla A. K. High SpecificEnergy Lead-Acid Batteries Through Organic Metals. Electrochem. And Solid-State Lett., 8
(2005) A353.
[19] Shukla A. K., Martha S. K., Hariprakash B., Gaffoor S. A., and Trivedi D. C. US Patent
application (2004).
DIAGNÓSTICO DE ESPÉCIES INVASORAS POR ANÁLISE MOLECULAR DE AMOSTRAS DE PLÂNCTON
PROVENIENTES DE USINAS HIDRELÉTRICAS DO PARANÁ.
Autor: Annelise De Jesus Oliveira
CNPq
158477/2010-3
Orientadora: Tânia Lucia Graf de Miranda
[email protected]
tâ[email protected]
Departamento: DPRA – DVMA
Área de conhecimento: Populacional de Animais: 2.04.06.03-7
Palavras-chave:
Limnoperna
fortunei,
Bioinvasões,
Biologia
Molecular,
Marcadores
Específicos,
Monitoramento Ambiental
RESUMO ESTENDIDO
A espécie Limnoperna fortunei (Dunker, 1857) (Mytilidae), comumente chamado de MexilhãoDourado, proveniente da Ásia, foi primeiramente descrita como invasora no fim da década de 1960
quando já colonizava o sistema de abastecimento de água de Hong Kong (RICCIARDI, 1998). Hoje
se espalha pela Coréia, Japão, Taiwan e América do Sul, onde foi descrita há apenas dez anos
(PASTORINO et. al., 1993). A espécie encontrou condições ideais de dispersão e colonização na
América do Sul, causando impactos significativos em ecossistemas e danos econômicos tais como
entupimentos de tubulações, filtros e maquinários de usinas hidrelétricas e reservatórios. O
monitoramento de espécies invasoras pode ser feito de diversas formas. A análise molecular por PCR
multiplex (reação em cadeira da polimerase com pelo menos dois conjuntos de primers em uma
mesma reação) mostrou-se um método eficiente e confiável na revelação de presença ou ausência
de espécies invasoras como L. fortunei. A aplicação do protocolo é sensível a ponto de detectar
apenas uma larva por amostra de plâncton (BOEGER et al. 2007). O produto desta análise permite a
tomada de medidas preventivas antes do total estabelecimento da população invasora.
Apesar de sensível esse método não permite que a quantidade inicial de DNA seja
determinada, pois não há diferença no resultado final entre amostras muito ou pouco concentradas.
Esta falha pode ser suprida pela aplicação do método de Real Time PCR (RT-PCR), o qual se
apresenta tão sensível quanto a técnica supracitada, mas permite a quantificação de DNA
inicialmente presente na amostra (GIBSON, 1996).
O mexilhão-dourado possui longos períodos de reprodução (aproximadamente nove meses
por ano) que são desencadeados por um aumento da temperatura superficial da água, superando 1617ºC (BOLTOVSKOY, D. 1999). Além disso, L. fortunei possui um curto tempo de geração. A espécie
suporta variações ambientais com facilidade, o que lhe confere sucesso durante as invasões
(RICCIARDI, 1998). A dispersão dessa espécie ocorre durante o estágio de larva, cujo modo de vida
é planctônico, característica que aumenta a possibilidade de que a invasão passe despercebida
quando apenas técnicas visuais são utilizadas. As populações são muitas vezes heterogêneas
contendo indivíduos em diversas fases da vida (BOLTOVSKOY, D. & CATALDO, D. H., 1999) o que
pode tornar o combate às populações já instaladas mais difícil e com maior custo de execução.
Os reservatórios de água que foram analisados são de usinas hidrelétricas presentes no
estado do Paraná. São elas Usina Hidrelétrica Governador Bento Munhoz da Rocha Netto (GBM) Foz do Areia, Usina Hidrelétrica Governador Ney Aminthas de Barros Braga (GNB) – Segredo, Usina
Hidrelétrica Governador Parigot de Souza (GPS) –
Capivari/Cachoeira, Usina Hidrelétrica
Governador José Richa (GJR) – Caxias, Usina Hidrelétrica de Santa Clara, Usina Hidrelétrica de
Fundão e Fase rio da futura usina hidrelétrica de Mauá (usina em construção). Essas análises
moleculares fazem parte de três projetos distintos: Espécies invasoras Copel, Coleta de água e
mexilhão Elejor e Monitoramento de mexilhão dourado Mauá.
MATERIAS E MÉTODOS
As amostras de plâncton são obtidas em reservatórios pelo arrasto de redes de plâncton,
fixadas em etanol 95% e enviadas ao Laboratório de Ecologia Molecular e Parasitologia Evolutiva LEMPE. Em laboratório as amostras são submetidas à filtragem através de uma bomba á vácuo
separando o plâncton da água. Um protocolo de extração previamente definido é aplicado nos
produtos filtrados de modo obter-se todo o DNA ali presente. Uma reação de PCR multiplex é
aplicada ao extrato obtido a fim de amplificar o material genético contido na amostra. A reação utiliza
iniciadores universais (fragmento 18S), os quais têm como finalidade analisar o grau de integridade
do material genético obtido, e iniciadores específicos para a espécie L. fortunei, que tem por função
detectar se há DNA desse organismo presente. Os produtos da PCR multiplex são submetidos à
eletroforese em gel de agarose 1,5% e seqüencialmente corados em brometo de etídio e visualizados
em luz ultravioleta.
A presença/ausência da espécie na amostra será revelada a partir da comparação de
tamanho de bandas resultantes dos métodos moleculares aplicados.
RESULTADOS e DISCUSSÃO
De todas as usinas monitoradas apenas a de Caxias já apresentava problemas com a alta
densidade de Limnoperna fortunei o que atualmente é controlado quimicamente. Das outras usinas
apenas a de Segredo apresentou resultados positivos para a presença de L. fortunei, porém esses
organismos ainda não causaram problemas operacionais.
O desenvolvimento do protocolo de quantificação através da reação de Real Time PCR (RTPCR), próximo passo a ser dado no trabalho de detecção e monitoramento do mexilhão dourado,
permitirá a diferenciação de amostras com alta ou com baixa quantidade de DNA da espécie de
interesse de forma mais rápida e precisa, pois dispensa a análise visual da amostra que atualmente é
utilizada reduzindo ainda mais o tempo de processamento. Com a utilização dessa metodologia os
esforços de controle da espécie podem ser maximizados com menor custo. Para aplicação desse
método faz-se necessário o desenvolvimento de primers específicos que possam ser utilizados na
reação de RT-PCR, pois os iniciadores utilizados atualmente não foram desenhados para tal função.
Para a execução desse novo método faz-se necessária a adaptação de técnicas hoje já utilizadas em
laboratório, adequando-as para que o processo seja aprimorado cada vez mais, abrindo também
espaço para que novas perspectivas sobre esse invasor surjam.
Porém, o maior problema encontrado na análise das amostras foi a degradação do conteúdo
de material genético, o que dificulta o monitoramento da espécie invasora Limnoperna fortunei,
impedindo a tomada efetiva de providências nas barragens, cuja amostragem foi danificada, porém a
degradação das amostras não apresenta uma tendência observável. Amostras coletadas em
diferentes usinas e em diversos períodos não apresentaram DNA íntegro para análises.
A degradação das amostras pode ocorrer por diversos motivos como a exposição ao Sol do
material coletado em recipientes plásticos, além de erros no armazenamento anterior à chegada ao
laboratório. Essas questões devem ser revistas de modo a obter máxima eficácia dos métodos
moleculares atualmente disponíveis para diagnostico de espécies invasoras.
AGRADECIMENTOS
A autora agradece ao PIBITI/CNPq, Programa Institucional de Bolsas de Iniciação em
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação. Agradece ao Laboratório de Ecologia Molecular e
Parasitologia Evolutiva, cujo laboratório de análises moleculares foi utilizado no processamento das
amostras. A Dr. Tânia Lucia Graf de Miranda e ao pesquisador Otto Samuel Mäder Netto. Ao
professor Dr. Walter A. Boeger por me oferecer a oportunidade. À Raquel Patella, bolsista
responsável dos projetos e coordenadora das análises. Aos colegas pelo apoio intelectual. E ao
LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infra-estrutura para elaboração desse projeto de
pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
1 BOEGER, W.; PIE, M. R.; FALLEIROS,R. M.; OSTRENSKI, A.; DARRIGRAN, G. MANSUR,
M. C. D. & BELZ, C.; Testing a molecular protocol to monitor the presence of golden mussel
larvae (Limnoperna fortunei) in plankton samples. Journal of plankton research, 29(11) 10151019. 2007.
2 BOLTOVSKOY, D. & CATALDO, D.H., Biofouling, vol. 14 (3) pp. 255- 263. 1999
3 GIBSON, U. E. M.; HEID, C. A. & WILLIANS, P. M., 1996; A Novel Method for Real Time
Quantitative RT-PCR. Genome Res., 6: 995-1001.
4 PASTORINO, G.; DARRIGRAN, G.; MARTIN, S. M. et. al. 1993; Limnoperna fortunei (Dunker,
1857) (Mytilidae), nuevo bivalvo invasor em águas del Río de La Plata. Neotropica 39, 34.
5 RICCIARDI, A. 1998; Global Range Expansion of the Asian Mussel Limnoperna fortune
(Mytilidae): Another Fouling Threat to Freshwater Systems. Biofouling, vol.13 (2), pp.97-106.
DESEMPENHO MECANICO À COMPRESSÃO DE CONCRETO COM ADIÇÃO DE FIBRAS DE COCO.
Autor: Camila Marçal Gobi
CNPq
102416/20117
Orientador: Kleber Franke Portella
EndereçoEletrônico:
[email protected]
Departamento: DPEC - DVPE
Área de conhecimento: Estruturas de Concreto 3.01.02.01-4
Palavras-chave: fibra de coco, resistência à compressão; concreto.
RESUMO ESTENDIDO
Introdução
A questão ambiental é um assunto bastante preocupante na atualidade e assim sendo, há
uma ênfase quando se trata da preservação dos recursos naturais e redução dos impactos
ambientais proporcionados pelo avanço da tecnologia.
Dentre os resíduos sólidos gerados em grande quantidade e volume, pode-se mencionar o
coco verde, o qual é lançado de forma desordenada e a céu aberto em rios, terrenos baldios e os
aterros sanitários. Nestes locais, estes resíduos se transformam por diferentes processos de
decomposição, degradando a matéria orgânica e contribuindo para o aumento do efeito estufa.
As fibras de coco obtidas do mesocarpo destes frutos são materiais lignocelulósicos e têm um
excelente potencial para uso na construção civil devido às suas características de dureza e
durabilidade, atribuída ao alto teor de lignina, quando comparadas com outras fibras naturais.
As principais características das fibras de coco são: baixa densidade, grande percentual de
alongamento, baixos valores para a resistência à tração e módulo de elasticidade. Desta forma, a sua
utilização em um compósito tende a diminuir a densidade do material com um bom potencial de
alongamento e média capacidade de reforço, porém com possibilidades de melhorar o desempenho
da interação fibra-matriz devido à ação aglutinante da lignina.
Objetivos
Avaliar o desempenho mecânico à compressão axial de concretos com adição de fibras de
coco, e reduzir o impacto ambiental devido aos resíduos de coco verde.
Metodologia
Para o estudo de desempenho à compressão de concreto foi realizado primeiramente uma
dosagem do concreto referência, com o traço 1:1;7:2;8:0,50, que indica a proporção dos materiais
(cimento: areia: brita: areia/cimento) empregados. A partir deste, foram adicionadas as fibras de coco
nas proporções de 0,3 e 0,5% em relação ao volume de concreto, para produzir o concreto com fibras
de coco.
Foi utilizado cimento CP II-Z 32, areia lavada como agregado miúdo e brita 0 como
agregado graúdo. As fibras de coco foram preparadas com um comprimento aleatório, objetivando
um menor custo de preparação da matéria-prima. Foi estabelecido como variáveis de controle o fator
água/cimento de 0,50 e abatimento de (50 ± 10) mm, que foi verificado pelo ensaio de abatimento do
tronco de cone. Foi necessário utilizar um aditivo plastificante polifuncional para obtenção desse
valor. Entre várias técnicas utilizadas para a caracterização da matéria-prima, foram utilizadas FRX
para a caracterização química do cimento e de DRX para a composição mineralógica do agregado
graúdo.
Para avaliação da resistência à compressão axial simples foi realizada a moldagem dos
corpos-de-prova (cp's), e após, os mesmos foram cobertos com filme plástico e curados ao ar livre
por 24 horas. Ocorreu então a desforma dos cp’s, os quais permaneceram em processo de cura
úmida até o dia previsto para o teste de compressão axial. Foram confeccionados 6 cp's de (10 x 20)
cm para cada dosagem, sendo que para cada par de cp’s foi determinada a resistência à compressão
axial no concreto endurecido em uma das idades de 7, 28 e 91 dias.
Os ensaios de resistência à compressão axial foram realizados segundo os procedimentos da
NBR 5739/2007.
Resultados:
– Cimento
Os resultados das análises químicas e físicas do cimento CP II Z 32, estão apresentados nas
Tabelas 1, 2 e 3. Não há nenhum resultado considerado discrepante das informações oferecidas pelo
fabricante.
Análise Química:
Tabela 1 – Ensaios químicos do cimento CP II – Z 32.
CaO
SiO2
Al2O3 Fe2O3 MgO
SO3 K2O
Na2O
P2O5
TiO2 MnO P.F.
Soma
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
21,53
4,73
2,94
5,43
2,66
0,97
0,19
0,10
0,24
0,03
6,02
99,65
Cimento
CP II Z 32 54,80
Análise Física e Mecânica:
Tabela 2 – Ensaios Físicos do cimento CP II – Z 32.
Ensaios Físicos
Métodos de Ensaio
Resíduo # 200
2,6
%
Resíduo # 325
8,8
%
Finura Blaine
3790
cm2/g
Exp. À Frio
0
mm
Pasta de Consist. Normal
26,4
%
Início de Pega
04:20
h
Fim de Pega
05:50
h
Massa Específica
3,04
g/cm3
Tabela 3– Resistência à Compressão (MPa) – NBR 7215/96 - do cimento CP II – Z 32.
Ensaios Químicos
Perda ao fogo
0,21%
Resíduo insolúvel
7,07%
Teor de CaO livre
6,96%
Agregados
As propriedades do agregado miúdo obtidas nos ensaios físicos estão listadas na Tabela 4 e
as do agregado graúdo estão na Tabela 5. Os valores estão de acordo com os limites estabelecidos
pelas normas brasileiras.
Tabela 4 – Características do agregado miúdo.
Tabela 5 – Características do agregado
graúdo
Propriedade
Valores
Propriedade
Valores
Módulo de finura
2,46
Módulo de finura
5,61
Dimensão máxima característica 4,75 mm
Dimensão máxima característica
9,5 mm
Massa específica
2,52 g/cm3
Massa específica seca
2,55 g/cm3
Massa unitária
1,57 g/cm3
Massa específica SSS
2,58 g/cm3
Absorção
0,40%
Massa unitária
1,39 g/cm3
Teor de material pulverulento
5,60%
Absorção
1,10%
Teor de argila em torrões
0,30%
Teor de impurezas orgânicas
> 300 ppm
Os picos verificados no difratograma do agregado graúdo correspondem, em ordem
decrescente, ao Quartzo, Albita, Feldspato Alcalino, Microclina e Biotita.
Trabalhabilidade
Para obtenção do abatimento desejado de 50 mm, foi adicionado aditivo plastificante
polifuncional nos teores de 1,2% e 1,4%, em relação ao volume de concreto, respectivamente às
dosagens de 0,3% e 0,5% de fibra de coco. Assim, quanto maior foi o teor de fibra de coco utilizado,
menor foi a trabalhabilidade obtida.
Resistência à Compressão
Os resultados referentes ao ensaio de resistência à compressão axial estão apresentados na
Tabela 6 e na Figura 2.
Tabela 6 - Resistência à compressão versus % fibra de coco.
CP
0,30%
0,50%
Referência
Fibra de Coco
Fibra de Coco
7 dias
25,2
25
25,9
28 dias
29,5
30,7
33,3
91 dias
38,5
38,2
39,7
Resistência à compressão (MPa)
Os valores obtidos mostram que a resistência à compressão aos 28 dias atingiu o valor
mínimo estabelecido pelas normas, ou seja, 25 MPa.
Comparando as dosagens de fibras de coco com e sem adição, essas obtiveram valores de
resistência à compressão consideráveis, em especial a mistura de 0,5% de fibra de coco, que
ultrapassou o valor do concreto-referência.
Resistência á compressão (MPa)
40
30
0,0% fibra de
coco
20
0,3% fibra de
coco
10
0,5% fibra de
coco
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100
idade (dias)
Figura 2 – Gráfico comparativo da resistência à compressão dos concretos com adição de
fibras.
Conclusão
A adição de fibras de coco no concreto apresentou um desempenho de até 3% superior a um
concreto considerado sem adições quanto a sua resistência à compressão. Isto proporcionou redução
de cimento e, portanto, do custo final do produto; além de uma diminuição da quantidade de CO2
emitida na atmosfera e dos impactos ambientais pelo uso do resíduo de coco sem utilidade.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, P&D ANEEL, Universidade Federal do Paraná, COELBA e
ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infra-estrutura para a elaboração deste projeto de
REFERÊNCIAS
[1] SILVA, R. V. Compósito de resina poliuretano derivada de óleo de mamona e fibras vegetais. Tese
de doutorado. Universidade de São Paulo. São Carlos. 2003. 130f
[2] SILVA, I. I. S. A. DA, LAGO, L. B.; SOARES, J. P.; SOUZA, P. S. L. Avaliação do uso da fibra de
coco em compósitos cimentícios. 50º Congresso Brasileiro do Concreto. São Paulo, IBRACON, 2008.
[3] Santos, Alexandre Maneira. “ESTUDO DE COMPÓSITOS HÍBRIDOS POLIPROPILENO / FIBRAS
DE VIDRO E COCO PARA APLICAÇÕES EM ENGENHARIA”. Dissertação de mestrado, UFPR,
2006.
[4] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739. Concreto - Ensaios de
compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2007.
DESENVOLVIMENTO DE METODOLOGIA DE QUALIFICAÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE RADIOGRAFIA
INDUSTRIAL
Orientador: Vitoldo Swinka Filho
Autor: Carla Juliana Cardoso Brauza Torquato
Endereço
CNPq
159734/2010-0
Eletrônico:
[email protected]
Co-orientador: Walmor Cardoso Godoi
[email protected]
E-mail: [email protected]
Área de conhecimento: Materiais Dielétricos e Propriedades Dielétricas 1.05.07.15-9
Palavras-chave: Radiografia; Phantoms; Radiografia digital; Qualidade radiográfica.
RESUMO ESTENDIDO
INTRODUÇÃO
Um dos métodos mais importantes e versáteis de ensaios Não Destrutivos (END) utilizado
nas indústrias para inspeção de um componente é a Radiografia Industrial [1-7].
A radiografia industrial consiste em um método utilizado para detectar a radiação (raios X ou
gama) que emerge de um componente num detector. A radiografia industrial digital é usada
principalmente no ensaio de peças pequenas e espessuras baixas. Sua grande vantagem reside na
rapidez do ensaio. Entre os materiais analisados nesta técnica estão concretos, isoladores, soldas em
placas de computador, alumínio, aplicações na área automobilística, aeronáutica, etc [1].
De acordo com SADDOCK et al [02], os equipamentos radiográficos devem estar de acordo
com determinadas especificações de controle de qualidade de imagens, pois esses equipamentos
possuem diversos parâmetros que precisam estar ajustados a fim de evitar problemas nas imagens
adquiridas.
Constatou-se, no entanto, após pesquisa de mercado, a ausência de sistemas e
metodologias capazes de avaliar a qualidade de imagens nos equipamentos de radiografia industrial.
OBJETIVOS
Esse trabalho apresenta uma proposta de metodologia de qualificação de equipamentos de
radiografia industrial digital, para avaliação de qualidade de imagem em termos de distorção, ruídos,
artefatos, contraste, etc. Para o desenvolvimento desse objetivo, foram elaborados phantoms
(modelos de controle) de alumínio que permitem, após aquisição radiográfica, por inspeção visual,
qualificar o equipamento radiográfico.
METODOLOGIA
O desenvolvimento da metodologia, elaboração dos phantoms e testes iniciais foram
realizados no Laboratório de Radiologia e Tomografia Industrial do LACTEC. O laboratório possui um
detector digital de raios X e duas fontes geradoras de raios X com faixa de tensão de 12 a 70 kV
(fonte microfoco) e 10 a 160 kV (fonte milifoco), software para aquisição das imagens , mesa rotatória
e detector digital (2400 x 2.400 pixels com tamanho de 50 µm).
Foi utilizado também, um equipamento de radioscopia da marca Gilardoni da empresa
BRABANT ALUCAST DO BRASIL LTDA. O equipamento possui um gerador de raio X que atinge
uma tensão máxima de 160 kV. Manteve-se constante a corrente no tubo em 2,5 mA durante os
ensaios. O equipamento possui dois monitores de TV acoplados, uma fonte geradora de raio X, uma
mesa giratória, sistema de software para aquisição das imagens, um teclado manual, duas alavancas
que movimentam a mesa giratória.
Para radiografias dos phantoms foi especificado uma distância o mais próximo possível do
detector com Distância Fonte Objeto (DFO) de 13 cm, distância da tela intensificadora ao tubo é de 1
metro, o kV varia entre 30 a 65 com mA constante de 2,5. Os resultados das imagens adquiridas
serão mostrados a seguir.
Para o desenvolvimento do trabalho foram desenvolvidas três amostras de alumínio
(phantoms) que tem características diferenciadas para análises de parâmetros de qualidade de
imagens radiográficas como contraste e ruído, tensão aplicada.
RESULTADOS
As figuras 1 a 3 apresentam os resultados para a aquisição de radiografias dos phantoms
elaborados.
A Figura 1 mostra o phantom em formato do tipo escada, para avaliar o CONTRASTE do
material. A amostra é denominada escada devido ao formato que possui, onde se varia a espessura
em degraus (no caso de 4 mm até 32 mm). De acordo com a Figura 1, pode-se ver que não existe
bom contraste entre o 5° e 7° degraus da escada.
A
B
Figura 1: A) perfil de tom de cinza versus distancia (em pixels) da radiografia mostrada em 1B. B)
radiografia do phantom escada. Tensão de 60 kV e corrente de 2,5 mA aplicada no gerador de raios
X.
A Figura 2 mostra radiografia do phantom de alumínio elaborado em forma de círculo, com
furos de 1,5 mm, 2 mm, 2,5 mm, 3 mm e 3,5 mm, para estudo da RESOLUÇÃO ESPACIAL entre
AR/ALUMÍNIO. A Figura 2B mostra que com os parâmetros utilizados (40 kV, 2, 5 mA) não permitiu
visualizar o furo de 1,5mm.
1,5 mm
B
A
FIGURA 2: A) Radiografia phantom alumínio. Mostra-se com boa qualidade de imagem entre
contraste AR/ALUMINIO, com tensão de 60 kV e corrente de 2,5 mA no tubo. B) com tensão de 40
kV , 2,5 mA.
A Figura 3 ilustra uma amostra do tipo IQI (Indicador de Qualidade de Imagem), tipo furo com
o objetivo de indicar a qualidade da imagem para estudo de RESOLUÇÃO ESPACIAL. Verifica-se
que com 40 kV, 2,5 mA e foco 4 a imagem apresenta um resultado satisfatório, permitindo visualizar
o menor furo (1mm de diâmetro).
1,0 mm
Figura 3: IQI com furos de 1,0 mm 1,5 mm e 2 mm foram utilizados para verificação de contraste da
imagem.
CONCLUSÃO
A metodologia utilizada para a avaliação da qualidade radiográfica apresentada neste
trabalho mostrou-se satisfatória no estudo de parâmetros de qualidade de imagens radiográficas
industriais por inspeção visual. Sugere-se para trabalhos futuros o desenvolvimento de ferramenta
computacional para analisar as imagens.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, BRABANT ALUCAST DO BRASIL LTDA, James Camacho
e ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infra-estrutura para a elaboração deste projeto
de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
1.
GODOI, W. C. Detecção de Defeitos em Isoladores Poliméricos por Radiografia
Digital (dissertação mestrado), Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2005.
2.
SADDOCK, A.; CANDEIAS, J. ; OLIVEIRA, D.; LOPES, R. Estudo de Otimização da
Radiografia Digital Através da Razão Sinal –Ruído Diferencial SdNR, Relatório Laboratório de
Instrumentação Nuclear - COPPE/UFPRJ, Rio de Janeiro, 2007.
3.
ONEL Y., Ewert, U. E. Willems, P. “Radiographic Wall Thickness Measurements of
Pipes by a New Tomographic Algorithm”. Proceedings of 15th WCNDT, 1-6, Roma, 2000.
4.
CARVALHO, A.; SILVA, R.; REBELLO, J.; VIANA,A. O Mundo Das Imagens Digitais,
Revista Matéria, n°2, Rio de Janeiro,2003.
5.
OLIVEIRA, C. Avaliação de parâmetros Físicos de Visualização de Imagens
Radiográficas Digitais (tese de doutorado), Universidade do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro,
2008.
6.
ANDREUCCI, R. Radiologia Industrial (Apostila), ABENDI, março, 2010.
7.
SHINOHARA, A. H.; ACIOLI, E. ; KHOURY, H. J. ; Avaliação de Técnica de
Radiografia Digital em Gamagrafia, Trabalho apresentado na 6° COTEC, Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos, Salvador, Agosto, 2002.
GERAÇÃO DE ENERGIA FOTOVOLTAICA – PESQUISA E DESENVOLVIMENTO DE GERAÇÃO
ISOLADA E CONEXÃO COMO O SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO.
Autor: Cícero Laerte Gomes de Figueiredo
CNPq
138030/20103
Orientador: Rogers Demonti
Endereço
Endereço
Eletrônico:
[email protected]
Eletrônico:
[email protected]
Departamento: DPEI - DVEL
Área de conhecimento: Engenharia Elétrica 3.04.00.00-7
Palavras-chave: Energia renováveis; Sistemas Fotovoltaicos.
INTRODUÇÃO
A muito tempo vem se estudando formas alternativas de gerar energia, com o objetivo de
produzir a energia de forma mais limpa e que seja renovável, um exemplo de sucesso desses
estudos é a energia fotovoltaica, na qual células solares convertem luz diretamente em eletricidade
[1].
Vários países já adotaram essa forma de produção de energia e fazem grandes investimentos
em sistemas fotovoltaicos, porém nem todos esses países têm fatores geográficos e climáticos que
são favoráveis para esse tipo de geração. No Brasil, país que pela área, geografia e localização,
entre outros fatores, é potencialmente favorável para o desenvolvimento de sistemas fotovoltaicos,
existe um atraso nesta área em relação a outros países [1].
De acordo com dados atualizados do estudo “Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede
Elétrica no Brasil: Panorama da Atual Legislação”, encomendado pelo PROCOBRE Brasil e
desenvolvido pelo Escritório Regional do International Energy Initiative para a América Latina (IEI),
enquanto no mundo a potência instalada acumulada total de sistemas fotovoltaicos foi de
aproximadamente 13,5 GW em 2008, no Brasil foi de aproximadamente 20 MW. Esse valor equivale
somente aos sistemas fotovoltaicos autônomos (basicamente eletrificação rural e bombeamento de
água), pois no país ainda não há sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica em utilização
comercial, apenas experimental [2].
Este projeto faz parte de mais um estudo sobre sistemas fotovoltaicos no Brasil. Para realizar
esses estudos serão montados dois tipos de sistema fotovoltaico, um conectado a rede da Copel e
outro isolado da rede, esses sistemas serão instalados no município de Fazenda Rio Grande na
subestação da Copel. Nesses sistemas serão estudadas a energia ativa, reativa, aparente e o
comportamento do sistema quando há presença de cargas não lineares.
OBJETIVOS
O projeto tem por objetivo desenvolver dois sistemas fotovoltaicos, o primeiro conectado a
rede com potência de 5450 kW, o segundo um sistema isolado de 2700 kW;
Desenvolver um estudo sobre a energia aparente, ativa e reativa nos sistemas elétricos,
considerando a presença de cargas não lineares;
Estudar métodos de correção do fator de potência para cargas lineares e não lineares;
METODOLOGIA
Para o sistema conectado a rede foi feito uns testes no laboratório com o intuito de
compreender o funcionamento do inversor da Xantrex e obter as formas de onda da tensão e da
corrente entregue a rede.
O sistema foi montado sem levar em consideração o norte da Terra e a inclinação ideal para
se obter a melhor eficiência dos módulos fotovoltaicos HG70W.
Figura 3. Sistema montado para teste do inversor da Xantrex.
RESULTADOS
Resultados obtidos nos testes para o sistema conectado a rede:
Tensão Máxima dos 20 módulos em série: 370 V
Potência Máxima: 1070 W
Forma de onda do sistema:
Corrente
Tensão
Figura
4.
Corrente
e
tensão
no
sistema.
Tensão
Corrente
Figura 5. Corrente e tensão no sistema, como podem
observar no gráfico houve um desligamento da rede
No sistema isolado foram feitos cálculos para o dimensionamento do banco de baterias. Com
o objetivo de reduzir a falta de energia que o sistema poderá ter nos meses do inverno, esses
cálculos foram feitos em cima do mês com a menor irradiação do ano, foi determinado para esse
sistema uma autonomia de 1 dia no caso de não ter energia para carregar as baterias com isso o
banco ficou com 2 strings de baterias em paralelo, cada string com 4 baterias em série, um total de 8
baterias.
CONCLUSÃO
Em todos esses estudos realizados, pode-se chegar a conclusão de que a energia
fotovoltaica no Brasil ainda é muito cara, necessitando muito tempo para se pagar o investimento.
Concluiu-se também que montar um sistema de geração de energia fotovoltaica requer muito estudo
e cuidado para aproveitar ao máximo a energia dos painéis. Durante os estudos referentes aos
equipamentos do controle da energia gerada, pode-se notar que as empresas que fornecessem
esses equipamentos aqui no Brasil ainda têm dificuldade em atender algumas configurações de
sistemas fotovoltaicos, devido ao fato de que a demanda por esses equipamentos serem baixa.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação e ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infraestrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
[1] Energias renováveis – Disponível em:
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=energiafotovoltaica&id=030175100312shtml. Acessado em 11/07/2011
[2] Foto voltaico no Brasil – Disponível em: http://www.nipeunicamp.org.br/inovafv/fv-no-brasil.html.
Acessado em 11/07/2011
COMPORTAMENTO DE BATERIAS CHUMBO ÁCIDAS UTILIZANDO NANO PBO2 COMO MATERIAL ATIVO
Autor: Daniela Lemes do Vale
CNPq
129337/2010-2
Orientador: Patricio Rodolfo Impinnisi
[email protected]
Departamento: DPTM – DPTM
Área de conhecimento: Físico-Química 1.06.03.00-0
Palavras-chave: : Bateria, Carga Pulsada e PbO2 nano, eletrodo plano.
RESUMO ESTENDIDO
Introdução:
Placas de baterias ácidas tubulares são habitualmente montadas com uma mistura de PbO e
Pb3O4. Sua capacidade específica está por volta de 120 Ah kg-1 [1] e sua microestrutura consiste
em partículas micrométricas com 2 m2g-1 [2]. A transformação do material durante os processos de
cura/formação é responsável pela formação dos contatos físicos e elétricos entre as partículas de
material ativo. Placas tubulares montadas com 3,8 g cm-3 de PbO2 extraído de placas empastadas
de baterias comerciais forneceram até de 80 Ah kg-1 [3]. Bervas e co-autores, usando PbO2 nano
sintetizado quimicamente, foram capazes de construir eletrodos tubulares com 100 Ah g-1 que foram
capazes de suportar mais de 150 ciclos de carga e descarga em ácido sulfúrico 2 mol L-1 [4].
A energia das baterias chumbo ácido é largamente limitada pelo uso da forma da grade para
coletar e conduzir corrente elétrica, isso força a corrente a viajar através de um longo caminho de alta
resistência, portanto limitando a energia útil da bateria. Construções planas diminuem o caminho da
corrente entre o eletrólito e o substrato. Isso reduz a resistência interna da placa para a corrente fluir
e melhora o fornecimento de energia. [6]. Outra tentativa de se melhorar o desempenho da placa,
combinado com o eletrodo plano, foi utilizar aditivos de grafite ao material ativo, com a intenção de
aumentar o fluxo de íons do eletrólito do seio da solução para o interior dos poros do material ativo.
Objetivos:
Estudar as possíveis causas da elevada capacidade específica e resistência elétrica de
placas tubulares montadas com material ativo nanoestruturado.
Metodologia:
Síntese/obtenção do material ativo – Obteve-se o material ativo positivo através da hidrólise de
tetra acetato de chumbo IV, de acordo com Caballero e co-autores [5].
Montagem dos eletrodos tubulares – Cada tubo possuía uma haste central de chumbo (Pb –
99,975%), com 3,00 mm ou 6,0 mm de diâmetro, sendo o volume disponível para o material ativo aquele
entre a parede do tubo e a haste. Os tubos de haste de menor diâmetro, continham em média 1,5 g de
material ativo, enquanto os de haste maior, 1,0 g. A altura dos tubos foi de 2,00 cm e densidade de
aproximadamente 3,50 g.cm-3, garantindo que os eletrodos fossem compactos. Após o processo de
cura, as placas foram colocadas em células individuais, entre dois contra-eletrodos paralelos; em
seguida foi adicionada a solução de H2SO4 2 mol L-1 e o eletrodo de referência. Os contra-eletrodos
foram placas empastadas negativas retiradas de baterias comerciais.
Métodos de ensaio – Primeiramente, os eletrodos foram mantidos polarizados anodicamente
por 30 minutos com uma corrente constante de 5,0 mA g-1 para a formação de uma camada de
corrosão na haste. Em seguida os mesmos foram submetidos à medida de capacidade através de
ciclos de carga e descarga com corrente contínua até que os valores de capacidade estabilizassem.
A densidade de corrente foi icarga = 10 mA g-1 e idescarga = 5 mA g-1. A descarga foi realizada até
0,75 V em regime de 30h e o fator de carga foi 1,3. Então, os eletrodos foram testados por ciclos de
descarga/carga pulsada.
Os ciclos durante o experimento de carga pulsada eram na verdade compostos por 2 “sub
ciclos”: o primeiro é composto de descarga/carga pulsada com ton = toff = 500 ms que forneceu
medidas para avaliar a eficiência do método. E o segundo consiste em uma carga lenta (20h) com
corrente constante para efetivamente medir a capacidade total do eletrodo e verificar se o mesmo não
sofreu algum tipo de degradação durante a carga pulsada. Os valores de corrente na carga pulsada
foram estabelecidos de acordo com a capacidade estabilizada nos ciclos de corrente contínua.
Montagem dos eletrodos planos: O sistema consistia em uma haste de chumbo, soldado em
um cilindro de chumbo, de 8,85 mm de diâmetro, que foi o substrato. Esse conjunto foi embutido em
resina e encaixado no suporte de acrílico. Uma tampa vasada de resina de 3,20 mm de altura foi
confeccionada com o mesmo diâmetro do cilindro de chumbo. O contra eletrodo utilizado foi uma
placa negativa de bateria convencional. O eletrólito, o eletrodo de referência, bem como os processos
de cura e formação foram os mesmos da célula com eletrodo tubular.
Foram realizados vários testes diferenciando o modo como o material ativo foi colocado no
substrato: compactado, com bloqueio poroso, empastado com 12% em massa de H2SO4 e cura com
atmosfera 100% saturada, e com aditivo de grafite para melhorar a difusão de ácido. Os resultados
obtidos não foram satisfatórios, pois os eletrodos não estavam tendo bons valores nas mediudas de
capacidade. Nos dois primeiros testes, a evolução de oxigênio foi o principal causa do problema. No
seguinte, a possível dificuldade de difusão de ácido para dentro do material ativo foi o impasse. A
provável solução foi utilizar um aditivo com alto potencial zeta para que uma bomba eletro-osmótica
fosse produzida fazendo dessa forma, que o eletrólito circulasse no material ativo, porém essa não foi
a solução, pois o grafite se decompõe nos altos potenciais da placa positiva.
Resultados – Foram feitas análises de tamanho de partícula do material ativo, reprodutibilidade
de medidas, resistência interna, camada de corrosão e eficiência da carga pulsada. Os resultados
detalhados podem ser vistos no Relatório de Atividades.
Resistência Interna: Deve-se considerar que toda a corrente elétrica gerada no material ativo
positivo deve fluir através da haste, com uma área típica de várias ordens de magnitude menor que o
material ativo positivo (o valor da área da haste é aproximadamente 7 x 10-6 m2 enquanto que a do
material ativo PbO2 nano é 20-30 m2 g-1). Então existe um gargalo na interface entre o material ativo
positivo e a haste que determina a resistência elétrica global do eletrodo.
Se a alta resistência do eletrodo é principalmente devido a interface do material ativo
positivo/grade e não a interconexão nanométrica, uma diminuição da relação massa de material ativo
positivo/área superficial da haste (definido como fator γ por Pavlov [7]) seria esperado diminuir
consideravelmente a polarização ôhmica presente nos eletrodos tubulares, pois haveria mais espaço
na haste para que a corrente pudesse fluir. Para avaliar essa afirmação, foram feitos os eletrodos
com hastes de maior diâmetro (6,0 mm). Para apontar apenas a variação ôhmica do potencial da
placa durante o experimento de carga pulsada, a figura 1 mostra apenas o potencial do último valor
do on time e o primeiro ponto do off time, para cada pulso, tanto para a placa com haste de diâmetro
de 3,0 mm quanto para a de 6,0 mm. Ambas placas foram submetidas aos mesmos ciclos de carga
pulsada.
Figura 1: Curva de potencial em função do tempo durante a carga pulsada (ton = toff = 500
ms, I = 2C20 A) para eletrodos de PbO2 com haste de 3 mm (cruzes vermelhas) e 6mm de diâmetro
(pontos negros). O estado de carga completa corresponde ao tempo= 1. As flechas indicam a
variação ôhmica do potencial.
Como pode ser visto, o sobrepotencial durante todo o curso da carga é mais baixo para o
eletrodo com haste de maior diâmetro, colaborando com a hipótese inicial que o pré-tratamento
formou uma estrutura interconectada e a causa da alta resistência da placa é mais provavelmente
devido a interface grade/material ativo positivo [2].
Conclusão:
Foi mostrado que a carga pulsada nos eletrodos tubulares de nano PbO2 não é muito
eficiente, mas aumenta a capacidade dos mesmos. Usando um método específico pra construir
conexões entre as partículas e entre a haste, foi possível obter eletrodos com alta capacidade
específica. A principal componente da resistência global foi a região de material ativo próxima à
haste, e essa conclusão se baseia em duas observações: o alto sobrepotencial durante a carga
pulsada foi capaz de aumentar a condutividade
na interface do material ativo positivo/grade e
também o coeficiente de utilização do material ativo positivo; e também porque uma diminuição no
fator γ aumentou o coeficiente de utilização do material ativo positivo. Analisando ciclos de corrente
contínua e carga pulsada em hastes, foi possível observar que a corrosão da grade de chumbo não
interfere quantitativamente nas medidas de capacidade. Observou-se que uma alta área superficial
do material ativo não é o suficiente para que a carga fosse eficiente e rápida ao mesmo tempo, pois
há um afunilamento de áreas quando a corrente passa na interface material ativo/grade. O eletrodo
plano deveria solucionar o problema de alta resistência, mas algum fator ainda indeterminado está
prejudicando a capacidade dos eletrodos.
Agradecimentos:
Agradeço
ao
PIBITI/CNPq,
Programa
Institucional
de
Bolsas
de
Iniciação
em
Referências:
[1] P. R. Impinnisi, J. Andrade, R. V. Palmer, Eletrodos positivos tubulares para baterias chumbo
ácidas montados a partir de material ativo nanométrico. Química Nova. Vol. 34, n. 1 (2011) 106.
[2] J. Andrade, P. R. Impinnisi, D. L. do Vale, Positive tubular elecrodes for lead acid batteries with
180 Ah kg-1, specific capacity. Journal of Power Sources.196 (2011) 4832.
[3] D. Pavlov, A. Dakhouche and T. Rogachev. Journal of Power Sources 42 (1993) P. 71-88.
[4] M. Bervas, M. Perrin, S. Geniès and F. Mattera. Journal of Power Sources, 173 (2007) 570.
[5] A. Caballero, M. Cruz, L. Hernán, J. Morales and L. Sánchez, Journal of Power Sources, 113,
(2003) 376.
[6] S.V. Baker, P.T. Moseley and A.D. Turner, Journal of Power Sources, 27, (1989) 127
[7] D. Pavlov, Journal of Power Sources, 53 (1995) 9-21
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE EQUIPAMENTOS E MATERIAIS DE REDES AÉREAS PROTEGIDAS.
Autor: Danilo Carvalho de Gouveia
CNPq:
145195/2010-4
Orientador: Dr. Guilherme Cunha da Silva
Endereço
Endereço
Eletrônico:
[email protected]
Eletrônico:
[email protected]
Área de conhecimento: Engenharias: 3.00.00.00-9, Engenharia Elétrica: 3.04.00.00-7, Materiais dielétricos:
3.04.01.04-6
Palavras-chave: dielétricos, envelhecimento, redes aéreas compactas.
INTRODUÇÃO
É fato reconhecido que as redes aéreas protegidas constituem uma excelente alternativa
técnico-econômica para o aumento da confiabilidade dos sistemas aéreos de distribuição,
particularmente para uso em regiões urbanas [1-3]. Todavia, experiências realizadas em diversas
concessionárias apontam que, quando instaladas em regiões de elevada agressividade ambiental
(por ex. regiões litorâneas e/ou pólos industriais) os materiais das redes aéreas protegidas não têm
apresentado o desempenho esperado. Alguns mecanismos de degradação que ocorrem nestes
materiais, principalmente quando expostos em ambientes de elevada agressividade ambiental, são:
fotodegradação, trilhamento elétrico e erosão.
OBJETIVOS
Avaliar o desempenho de equipamentos e materiais de redes aéreas protegidas,
principalmente espaçadores e isoladores, frente ao envelhecimento acelerado em laboratório.
METODOLOGIA
Foram adquiridos materiais novos de diferentes fornecedores, principalmente espaçadores,
para caracterização e avaliação de desempenho em testes de envelhecimento acelerado. Também
foram coletados de campo materiais para avaliação em laboratório.
A caracterização dos materiais novos e envelhecidos foi realizada por meio de ensaio de
multiestressamento, especificamente, através do ensaio de compatibilidade elétrica (Figura 1). Antes
da execução do ensaio, foram realizadas inspeções visuais para identificação de falhas já existentes
nos materiais. Entretanto, não foi constatada nenhuma variação significativa desses espaçadores.
Figura 1 – Visão geral do ensaio de compatibilidade elétrica.
A identificação dos conjuntos espaçador-amarração testados está apresentada na Tabela 1.
Tabela 1 – Identificação dos espaçadores
Teste 1
Teste 2
A
1
1 espaçador com acessório de fixação incorporado novo
B
2
1 espaçador com acessório de fixação incorporado novo
C
4
1 espaçador com anel de amarração novo
D
5
E
6
F
7
G
8
H
9
I
3
1 espaçador com anel de amarração, com tempo de envelhecimento
superior a 5 anos
1 espaçador com anel de amarração, com tempo de envelhecimento
superior a 5 anos
1 espaçador com acessório de fixação incorporado com tempo de
envelhecimento superior a 5 anos.
O conjunto espaçador-amarração foi testado em duas etapas. Num primeiro momento, foi
montado um conjunto com nove espaçadores, cabo mensageiro aterrado e três cabos fase com suas
respectivas amarrações. O comprimento mínimo de três metros do cabo coberto foi respeitado,
conforme estabelece a norma CODI-3.2.18.24.1 [4]. Estabeleceu-se que uma corrente elétrica
aplicada nos condutores de modo que a temperatura da superfície do cabo atingisse 60°C.
Todo circuito foi submetido a ciclos de aspersão de chuva de 1 mm/minuto com duração de
cinco minutos, seguido de intervalos de quinze minutos sem aspersão. Para fins de estudo, a
condutividade da água nessa primeira etapa foi estipulada em 1500 µS/cm, o dobro do exigido em
norma. Esta também estabelece que a tensão aplicada deve ser duas vezes a tensão fase-terra do
sistema. Assim, para os espaçadores de 13,8 kV ensaiados foi aplicada uma tensão de 16 kV fasefase. Numa segunda etapa, os espaçadores foram submetidos aos mesmos parâmetros de ensaio
descritos anteriormente, porém com uma aspersão de água de condutividade três vezes maior do que
a norma estipula, ou seja, com uma condutividade de 2250 µS/cm.
A norma CODI-3.2.18.24.1 [4] estabelece que após um período de trinta dias de ensaio
nenhum material do conjunto deve apresentar trilhamento, erosão, fissuras ou rachaduras.
RESULTADOS
No primeiro teste, realizado com uma condutividade de 1500 µS/cm, após 10 dias o ensaio foi
desligado e os conjuntos espaçador-amarração foram avaliados por inspeção visual. Não foi
observada presença de trilhamento, erosão, fissuras ou rachaduras em nenhum dos conjuntos. Após
30 dias, esse mesmo ensaio foi desligado e os conjuntos espaçador-amarração foram reavaliados por
inspeção visual. Da mesma forma que na primeira inspeção não foi observada presença de
trilhamento, erosão, fissuras ou rachaduras em nenhum dos conjuntos.
No segundo teste, realizado com uma condutividade de 2250µS/cm, após 10 dias o ensaio foi
desligado e os conjuntos espaçador-amarração foram avaliados por inspeção visual. Não foi
observada presença de trilhamento, erosão, fissuras ou rachaduras em nenhum dos conjuntos. Após
30 dias o ensaio foi desligado e os conjuntos espaçador-amarração foram avaliados por inspeção
visual. Da mesma forma que na primeira inspeção não foi observada presença de trilhamento,
erosão, fissuras ou rachaduras em nenhum dos conjuntos.
CONCLUSÕES
O desenvolvimento realizado mostrou que tanto os espaçadores novos como os retirados de
campo apresentaram bom comportamento durante os ensaios de compatibilidade elétrica.
A fim de provocar um estresse ainda maior do que o estabelecido em norma foi utilizado
como parâmetro de teste condutividade da aspersão de valor 1500 µS/cm. Após 30 dias de teste não
foi verificado nenhum sinal de trilhamento elétrico e erosão nos materiais avaliados. Repetindo-se o
ensaio com uma condutividade de 2250µS/cm, o comportamento dos materiais, após 30 dias,
manteve-se também inalterado, não sendo verificado nenhum sinal de trilhamento elétrico e erosão
nos materiais.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, à Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) e
REFERÊNCIAS
[1] SARDETO, E. Avaliação técnica, econômica e de impacto ambiental da implantação das redes
compactas protegidas em Maringá. Monografia (Especialização) – Universidade Federal do Paraná,
Curitiba, 1999.
[2] DOI, H.; MIYUACHI, H.; MATSUMOTO, M. T. Cabos Cobertos com XLPE para Linhas Aéreas de
Distribuição. Mundo Elétrico, p. 90-93, fev. 1987.
[3] NISHIMURA, F.; CICARELLI, L.D.; MARTINS, J.P. Rede Aérea Isolada e Protegida de Média
Tensão. Eletricidade Moderna, n. 241, p. 68-73, abr. 1994.
[4] COMITÊ DE DISTRIBUIÇÃO Especificação de espaçador, separador e amarração para rede
compacta de 13,8 kV e 34,5 kV. CODI-3.2.18.24.1, Rio de Janeiro 2000.
MEDIDAS
DE
DEFORMAÇÃO
ATRAVÉS
DE
FIBRAS
ÓTICAS
–
MÉTODO
DISTRIBUÍDO
E
CARREGAMENTO CÍCLICO
Autor: Danilo Oliani
CNPq
151184/2010-0
Orientador: Luiz Alkimin de Lacerda
Endereço
Eletrônico:
[email protected]
Área de conhecimento: Engenharia Civil 3.01.00.00-3
Palavras-chave: Fibras óticas, Deformações, Método Distribuído, DTSS
RESUMO ESTENDIDO
A fibra ótica, que é um filamento fino, incolor e flexível, que poder ser de vidro ou plástico,
possui muitas aplicações em razão da sua capacidade de transmissão da luz em seu interior. A área
que está tendo uma maior demanda é a de telecomunicações, como, por exemplo, a internet por
banda larga. Porém, o foco deste trabalho é no uso da fibra como sensor para monitoramento de
deformações em estruturas.
Basicamente, a fibra ótica é composta por um núcleo, capa protetora e interface. Seu
princípio de funcionamento se baseia na diferença dos índices de refração entre o núcleo e o material
que o reveste e possui diversas vantagens se a compararmos com cabos de cobre. Vantagens essas
como: capacidade para transmitir altas taxas de informação, imunidade a interferências
eletromagnéticas, baixa atenuação e segurança nos dados.
O ensaio de tração tem o objetivo avaliar a capacidade da fibra em determinar valores de
deformação quando sujeita a esforços cíclicos de tração. A partir dessa avaliação pode-se concluir se
houve dano ou deformações plásticas evidentes na fibra, através da análise dos dados durante o
carregamento e descarregamento. Para isso são utilizados dados de uma leitura convencional com
extensômetro digital, além das medidas com o método distribuído de monitoramento de deformações,
o DTSS.
O ensaio foi realizado no laboratório LAME do LACTEC/UFPR, e foi executado em cinco dias
úteis, um ciclo de carga executado por dia. Esses ciclos consistiam na aplicação de incrementos de
cargas de tração, iguais a 0,25% do comprimento da fibra tracionado, equivalente a 12,5 mm, a cada
20 minutos até atingir a deformação total de 1%, 50 mm. 20 minutos depois, foi iniciado o
descarregamento, até se obter a deformação inicial 0%.
Na montagem do ensaio, foram utilizados aproximadamente 50 metros de tightbuffer amarelo,
monomodo, sendo que somente 5 metros foram tracionados. Este trecho tracionado foi fixado entre
duas âncoras, sendo uma fixa e outra móvel, com o auxilio de lixas, placas metálicas e parafusos.
Para minimizar os efeitos do peso próprio da fibra, foi disposto sob o tightbuffer um apoio de madeira.
O processamento dos dados retirados da unidade leitora, o DTSS, permitiu a obtenção dos
gráficos referentes às deformações nos pontos sob tração e de gráficos que correlacionam as
deformações lidas e aplicadas para cada um dos cinco ciclos, assim como as médias totais.
A partir da análise dos gráficos, pode-se concluir que houve a sobreposição aparente das
curvas de carregamento e descarregamento, indicando que não ocorreram danos ou deformações
plásticas significativas dentro do intervalo de deformações impostas. Em outras palavras, pode-se
afirmar que não ocorreu clara evidência do fenômeno da histerese, muito comum no ensaio de
materiais, que é medida da perda de energia durante um ciclo de deformação e recuperação de um
material.
AGRADECIMENTOS
Venho, por meio deste, agradecer ao CNPq/PIBITI – Programa Institucional de Bolsas de
Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, à UFPR – Universidade Federal do Paraná e
ao LACTEC – Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento, pelo apoio financeiro, acadêmico e
infra-estrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
- W. F. Giozza, E. Conforti, H. Waldman - Makrons Book - "Fibras ópticas tecnologia e projetos de
sistemas", Makron Books do Brasil Editora Ltda (1991);
-
Tecnologia
das
Fibras
Óticas
Plásticas.
Disponível
em
<http://www.lif.coppe.ufrj.br/Tecnologia_de_Fibras_Opticas_Plasticas-ve-1.pdf>. Acessado em 04 de
Outubro 2010;
-
Revista
Techne.
Disponível
em
<http://revistatechne.com.br/engenharia-
civil/60/imprime32444.asp>. Acessado em 07 de Outubro de 2010;
- Interfaces e Periféricos USB. Disponível em <http://www.laercio.com.br/artigos/hardware/hard051/hard-051c.htm>. Acessado em 08 de Junho 2011;
-
Técnico
Fibra
Ótica.
Disponível
em
<http://www.inetgiant.com.br/addetails/tecnico-fibra-
optica/2813319>. Acessado em 08 de Junho 2011;
-
Radiação Eletromagnética. Disponível em <http://oescolar.wordpress.com/2008/02/11/radiao-
electromagntica/>. Acessado em 08 de Junho 2011;
-
Aula
rápida
–
Fibra
ótica.
Disponível
em
<http://www.lumearquitetura.com.br/pdf/ed17/ed_17_Aula.pdf>. Acessado em 08 de Junho 2011;
- FASA – Fibra ótica. Disponível em <http://www.fibraotica.com.br/news.html>. Acessado em 08 de
Junho 2011;
-
Mapa
Comunicação
Mundial
–
Disponível
em
<http://info.abril.com.br/aberto/infonews/102008/08102008-9.shl>. Acessado em 13 de Junho 2011;
-
Fibras
ópticas
-
uma
realidade
reconhecida
e
aprovada
–
Disponível
em
<http://www.rnp.br/newsgen/0203/fibras_opticas.html>. Acessado em 13 de Junho 2011;
-
Capítulo
1
-
Propriedades
Mecânicas.
Disponível
<http://www.poliuretanos.com.br/Cap8/812mecanicas.htm>. Acessado em 26 de Julho 2011.
em
TAXA DE DEGRADAÇÃO DE ESTRUTURAS METÁLICAS DE AÇO CARBONO, EM FUNÇÃO DA
SALINIDADE NO SUDESTE DO BRASIL: ESTUDOS DE CASO NO LITORAL PAULISTA E EM
CAMPINAS, SP
Autor: Dasio Roberto de Oliveira Junior
CNPq
155250/2010-8
Orientador: Kleber Franke Portella
[email protected]
Área de conhecimento: 1.06.03.00-0 Fisico-química
Palavras-chave: taxa de degradação, materiais da rede de distribuição de energia, aço carbono, taxa de
corrosão.
RESUMO ESTENDIDO
INTRODUÇÃO
O aumento na produção industrial com o intuito de suprir as necessidades da sociedade tem
aumentado os processos industriais e concomitantemente a poluição atmosférica. As centrais de
transmissão de energia e linhas de distribuição são exemplos de estruturas metálicas que estão
expostas à atmosfera, e um aumento na poluição atmosférica acarreta em uma maior degradação
dos materiais. [1]. A corrosão sendo um processo espontâneo, está constantemente transformando
os materiais metálicos de modo que sua durabilidade e desempenho deixam de satisfazer os fins que
se destinam.
A
ação
corrosiva
da
atmosfera
está
fundamentalmente
dependente
de
fatores
meteorológicos, poluentes como íons cloretos, dióxido de enxofre, materiais particulados assim como
o tempo em que a superfície permanece com filme de eletrólitos, gerando a necessidade de estudos
contendo todos esses fatores, conforme descrito por Gentil apud Cecchini. [2].
Grandes regiões urbanas e industriais do estado de São Paulo necessitam enormes
quantidades de energia, justificando a necessidade da implantação de centrais distribuidoras para
atender a demanda assim como a necessidade de estudos que avaliem o tempo de vida útil das
peças e estruturas utilizadas nessas centrais a fim de minimizar custos de reparos e reposições.
OBJETIVOS
O trabalho em questão foi desenvolvido com o intuito de estudar o desempenho do aço
carbono 1020 em duas regiões distintas do estado de São Paulo: a região da cidade de Campinas e a
região da Baixada Santista, mapeando e investigando o grau de corrosividade em cada região em
função da salinidade e contaminantes atmosféricos sob os materiais metálicos de aço carbono
expostos das redes de distribuição de energia.
METODOLOGIA
Para a classificação, correlação e mapeamento dos resultados obtidos referentes ao aço
carbono 1020, foram instaladas 6 (seis) estações de corrosividade atmosférica (ECAs) com painéis
de exposição conforme ABNT NBR 6209, [3] nas subestações (SE) de distribuição de energia da
Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL). Estas estão divididas em duas regiões de
monitoramento: região de Campinas e região da Baixada Santista.
Foram utilizados dois formatos diferentes de corpos de prova: placas e cilindros metálicos,
chamados de cupons. Ambos foram padronizados, identificados, previamente limpos e medido suas
dimensões conforme ABNT NBR 6210 [4].
Para a quantificação dos contaminantes atmosféricos, empregou-se a determinação da taxa
de sulfatação total na atmosfera expressa em teores de SO2 conforme método da vela seca de
chumbo descrito na ABNT NBR 6921 [5], a determinação do teor de deposição de cloretos conforme
método da vela úmida descrito na ABNT NBR 6211 [6] e o índice de material particulado medido pelo
sistema “direct dust distribution gauge (DDDG)” como descrito por Brambilla apud Nirro Research
Institute e ESKOM et al. [7].
Os corpos de prova após período de exposição foram examinados visualmente e
fotograficamente. A limpeza química desses corpos de prova para remoção de todos os produtos de
corrosão formados e a determinação da massa foi utilizando a norma ASTM G1:1990 [8].
Para a classificação do grau de corrosividade atmosférica utilizou-se da norma ABNT NBR
14643 [9] que apresenta categorias de classificação que vão de C1 (muito baixa), à C5 (muito alta),
envolvendo dados atmosféricos, juntamente com dados referentes à taxa de corrosão para o primeiro
ano de exposição sobre metais-padrão.
RESULTADOS
A Tabela 1 reúne os principais resultados obtidos no estudo em questão. Nela estão
compreendidos os valores de tempo de superfície úmida em horas por ano, concentração média
anual de SO2 e Cl- em mg/m2.d, condutividade média anual dos materiais particulados em µS/cm,
taxa de corrosão média anual das placas e cupons em g/m2.a, classificações da corrosividade da
atmosfera conforme NBR 14643 [9], e o tempo de vida útil dos materiais para cada estação de
corrosividade atmosférica.
Tabela 1 – Resumo dos principais resultados obtidos no estudo.
Região de Campinas
Região da Baixada Santista
ECA 1 -
ECA 3 -
SE
Taquaral
Tempo
ECA 2 - SE ECA 6 - SE
SE
ECA 4 - SE
Parisi
ECA 5 - SE
Praia
Tanquinho
Carioba
4334
4592
3629
3757
3711
3,0 ± 2,0
2,7 ± 1,2
5,7 ± 5,6
10,4 ± 8,5
7,0 ± 5,7
1,7 ± 0,8
1,6 ± 0,2
2,5 ± 1,1
5,6 ± 1,6
7,8 ± 3,1
63 ± 41,9
32 ± 6,0
218 ± 144,1
142 ± 105,5
C3 (média)
C3 (média)
C3 (média)
C3 (média)
Cubatão
Grande
de
superfície úmida 3774
τ (horas/ano)
Concentração
média anual de 2,0 ± 2,0
SO2 (mg/m2.d)
Concentração
média anual de 2,3 ± 1,8
Cl- (mg/m2.d)
Condutividade
média anual dos
materiais
65 ± 52,9
particulados
110
±
72,3
(µS/cm)
Corrosividade
da
atmosfera
baseada
em C3
dados
(média)
C3
(média)
atmosféricos
[NBR 14643]
Taxa
de
corrosão média
anual
423,1
98,4 ± 3,8 9,6 ± 3,0
148,2 ± 11,2
C2 (baixa) C2 (baixa)
C2 (baixa)
C4 (alta)
de 52,8 ± 5,0 58,9 ± 8,3
73,0 ± 6,4
222
placas
9,8
±
611,7 ± 23,1 410,4 ± 2,6
(g/m2.a)
Corrosividade
da
atmosfera
baseada taxa de
corrosão
de
C4 (alta)
C4 (alta)
metais-padrão
[NBR 14643]
Taxa
± 310 ± 43,9
236 ± 29,6
corrosão média
anual
21,4
cupons
(g/m2.a)
Corrosividade
da
atmosfera
baseada taxa de
corrosão
de
C2 (baixa) C2 (baixa)
C2 (baixa)
7
5
C3
(média)
C3 (média)
C3 (média)
4
5
metais-padrão
[NBR 14643]
Tempo de vida
útil (anos)
12
9
CONCLUSÃO
As ECAs pertencentes a região de Campinas obtiveram os menores valores de taxa de
corrosão média anual tanto para as placas quanto para os cupons, assim como a taxa média anual
de cloretos, taxa média anual de dióxido de enxofre, condutividade média anual de material
particulado que também foram menores se comparados aos mesmos parâmetros das ECAs da região
da Baixada Santista. Em termos de classificação de corrosividade atmosférica baseada em dados
meteorológicos as 6 (seis) ECAs foram classificadas como C3, corrosividade média, mas a
classificação da corrosividade baseada em medidas da taxa de corrosão de metais-padrão,
classificou as ECAs da região de Campinas como C2, corrosividade baixa e a região da Baixada
Santista como C4, de corrosividade alta. A ECA 5 SE Praia Grande apresentou os maiores valores de
íons cloretos pela sua proximidade ao mar, enquanto que os maiores valores de dióxido de enxofre
dentre as estações estudadas, está localizada na ECA 4 SE Parisi devido a sua proximidade as
indústrias do pólo industrial de Cubatão, causando assim a maior e mais acentuada degradação ao
material metálico nesta localidade. A estimativa do tempo de vida útil de uma placa de aço carbono
1020 nas regiões estudadas variou de 4 a 12 anos, conforme grau de corrosividade apresentado
pelas estações.
A utilização dos cupons na determinação do grau de corrosividade atmosférica das
subestações de distribuição de energia apresentaram os mesmo padrões de resultados das placas,
ou seja, a região da Baixada Santista foi a mais afetada por processos corrosivos do que a região de
Campinas. Com os cupons também pode se observar que a ECA mais degradada foi a ECA 4 SE
Parisi, seguido da ECA 5 SE Praia Grande, como visto nas placas.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, Companhia Paulista de Força e Luz - CPFL e ao LACTEC,
pelo apoio financeiro, acadêmico e de infra-estrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e
desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
[1] SICA, C. Y.; Mapeamento da corrosividade atmosférica de São Luiz – MA e a correlação das
variáveis ambientais que influenciaram na degradação dos materiais metálicos. Curitiba, 2006. 128f.
Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Paraná.
[2] GENTIL, V.; Corrosão 2ª Edição, Ed Guanabara Dois, 1992
[3] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6209: materiais metálicos não
revestidos – ensaio não acelerado de corrosão atmosférica. Rio de Janeiro, 1986, 5 p.
[4] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6210: preparo, limpeza e avaliação
da taxa de corrosão de corpos de prova em ensaios de corrosão atmosférica. Rio de Janeiro, 1982,
16 p.
[5] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6921: sulfatação total na atmosfera –
determinação da taxa pelo método da vela de dióxido de chumbo. Rio de Janeiro, 2002, 7 p.
[6] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6211: determinação de cloretos na
atmosfera pelo método da vela úmida. Rio de Janeiro, 2001, 6 p.
[7] BRAMBILLA, K.J.C; Investigação do grau de corrosividade sobre materiais metálicos das redes
aéreas de distribuição de energia elétrica (RD) da Região Metropolitana de Salvador-BA. Curitiba,
2011. 118f. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Paraná
[8] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM G 1-90: Preparing, Cleaning, and
Evaluating Corrosion Test Specimens. 1990, 7 p.
[9] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14643: corrosão atmosférica –
classificação da corrosividade de atmosferas. Rio de Janeiro, 2001, 11 p.
DESENVOLVIMENTO DE UM PERMEÂMETRO DE PAREDE FLEXÍVEL
Autor: Débora Tomaselli
CNPq
149436/2010-6
Orientador: Rodrigo Moraes da Silveira
Endereço
[email protected]
[email protected]
Eletrônico:
Área de conhecimento: Mecânica dos solos 3.01.03.03
Palavras-chave: ensaios de laboratório, equipamentos, solos
RESUMO ESTENDIDO
A permeabilidade é uma importante propriedade dos solos, envolvida em muitos problemas
de engenharia. Este projeto tem a finalidade de apresentar o desenvolvimento de um permeâmetro
de parede flexível, equipamento utilizado na determinação da condutividade hidráulica de solos com
baixa permeabilidade.
A verificação do funcionamento do sistema desenvolvido foi feita a partir da realização de
ensaios em amostras pouco permeáveis, e calculados os coeficientes de condutividade hidráulica
destas amostras.
Para os ensaios e seleção dos equipamentos foram seguidos os procedimentos indicados
pela NBR 14545, que descreve os métodos para a determinação do coeficiente de condutividade
hidráulica à carga variável. Seguiu-se as recomendações para o método A descrito pela norma, que
utiliza contrapressão para a saturação do corpo de prova.
Os equipamentos utilizados são, basicamente, uma câmara de confinamento, no interior da
qual o corpo de prova fica instalado e é confinado pela pressão aplicada no fluido que o envolve
dentro da câmara; o sistema hidráulico composto por acumuladores de água e fontes de pressão, que
fornecem as cargas hidráulicas e as pressões necessárias à saturação da amostra; e o sistema de
monitoramento das pressões aplicadas, realizado por meio de transdutores de pressão. Além destes,
para a montagem das linhas de drenagem, são necessárias mangueiras rígidas de PEAD, conexões,
válvulas e registros, que servem para a montagem do sistema hidráulico e para que possa ser feita a
aplicação das pressões, controle e direcionamento do fluxo.
A câmara utilizada é uma célula triaxial semelhante à usada em ensaios triaxiais, com um
termômetro acoplado à tampa. É composta por uma base com válvulas de entrada/saída de fluxo,
com conexão à base e ao topo do corpo de prova e ao interior da câmara de confinamento. Dentro da
câmara o corpo de prova é posicionado com o uso de um cabeçote, que também conduz o fluxo ao
topo (interior) da amostra. Nas extremidades do corpo de prova se situam duas pedras porosas e
este é envolvido por uma membrana elástica, com a vedação completada com o uso de o’rings.
Os acumuladores de água de volume conhecido foram projetados especialmente para este
trabalho, e servem para o fornecimento das cargas hidráulicas. Também utilizou-se uma bureta
graduada com leitura automatizada de volume para o recebimento do fluido percolado.
As fontes de pressão utilizadas são dois equipamentos servo-controle de pressão. Também é
utilizado o equipamento que fornece a pressão por meio de ar comprimido, com dois manômetros
para controle da pressão.
Os transdutores de pressão são utilizados para para ler a poro-pressão na etapa de
verificação da saturação através do parâmetro B. O software que lê esses valores é o Field Chart da
NOVUS.
As amostras ensaiadas são uma mistura de solos naturais contendo diferentes porcentagens
de bentonita, uma mistura de argilas de grãos finos que diminui a permeabilidade do solo. As
amostras foram compactadas em suas umidades ótimas, e moldadas em forma de cilindro com 5cm
de altura e 5cm de diâmetro.
Após a montagem do corpo de prova no permeâmetro, e enchimento da câmara com água,
dá-se início à primeira etapa do ensaio, que é a percolação de água. É realizada com fluxo
ascendente, da base para o topo do corpo de prova. Se a amostra for muito impermeável, não é
necessário realizar esta etapa e pode-se iniciar já com a fase de saturação. A pressão efetiva
[diferença entre a pressão interna (contrapressão) e a externa (confinante)] é de 20kPa.
A saturação por contrapressão é feita aplicando-se pressões em acréscimos de 50 kPa, com
uma diferença de 30kPa entre a confinante e a base/topo (pressão efetiva). O corpo de prova deve
ficar, no mínimo, uma hora em cada incremento de pressão de 50 kPa. Nesta etapa usou-se dois
equipamentos servo-controle de pressão, um para fornecer a pressão confinante e outro para
fornecer a contra-pressão na base e topo, de mesma intensidade. Deve-se conectar um transdutor de
pressão à base para medir a poro-pressão, sendo o seu valor lido no software Field Chart. Quando se
atingem os valores pré-definidos de pressões, geralmente em torno de 700 kPa, mede-se o
parâmetro B, a partir do fechamento da válvula da contrapressão e de um incremento de 20 kPa na
pressão confinante, verificando o aumento na poro-pressão lida pelo transdutor de pressão. Se a
variação da poro-pressão dividida pela variação da confinante for maior ou igual a 0,98, o corpo de
prova se encontra saturado e pode-se seguir para a última etapa do ensaio.
A última etapa é o ensaio de permeabilidade propriamente dito, realizado com a mesma
pressão efetiva de 30 kPa usada na saturação e com uma diferença de 10 kPa entre as pressões na
base e no topo (gradiente de pressão), sendo a da base maior para o fluxo ser ascendente. Nos
ensaios realizados utilizou-se a bureta graduada para recebimento do percolado, com leitura
automatizada da variação de volume com o tempo. A partir dos dados adquiridos pelo software usou-
se a média entre os valores relativamente próximos, de preferência os valores obtidos no início de
ensaio, pois a condutividade tende a diminuir com tempo em razão da diminuição da carga hidráulica.
Os coeficientes de condutividade hidráulica foram calculados a partir do método de carga
hidráulica variável, que é o utilizado nos ensaios, e também pelo método de carga constante, pois
como as amostras eram pouco permeáveis e o acumulador utilizado foi o de maior diâmetro, a coluna
de água variava muito pouco em um grande intervalo de tempo, podendo ser considerada constante.
Os ensaios no permeâmetro ocorreram de modo satisfatório, havendo uma concordância
entre os resultados obtidos e os esperados pela porcentagem de bentonita das amostras. Observouse, de uma maneira geral, uma diminuição da condutividade hidráulica com o aumento da
procentagem de bentonita. Deve-se levar em conta também outros fatores que alteram a
permeabilidade das amostras, como o grau de saturação alcançado e o índice de vazios obtido.
A simplificação dos cálculos dos coeficientes, considerando a carga hidráulica constante,
mostrou bons resultados. Os resultados se mostraram equivalentes, não havendo alteração na ordem
de grandeza dos valores.
Quanto aos procedimentos de ensaio, alguns tiveram que ser realizados novamente devido a
vedação incorreta do corpo de prova, ocorrendo o inchamento do mesmo.
Foi alcançado o objetivo de desenvolver um sistema capaz de medir a condutividade
hidráulica de solos de baixa permeabilidade com o uso de um permeâmetro de parede flexível. O
conjunto de equipamentos utilizados atendeu a exigência do projeto, possibilitando a realização
eficiente dos ensaios e a obtenção de resultados compatíveis, com valores de condutividade
hidráulica na ordem de 10-7 cm/s a 10-9 cm/s.
Este estudo é importante para verificar se é adequado utilizar determinado solo em situações
que se necessite construir uma barreira impermeável, como no caso dos aterros sanitários. Também
pode-se determinar a mistura ideal do solo natural com bentonita para garantir a impermeabilização
que se deseja, de acordo com as características de cada solo.
AGRADECIMENTOS
desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
DOURADO, K.A., Condutividade hidráulica de materiais de baixa permeabilidade: desenvolvimento,
construção e teste de um sistema de medida. São Carlos, SP, 2003.
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cisalhamento de um solo arenoso utilizado como barreira impermeabilizante. São Carlos, SP, 2007.
NBR 14545 – Solo – Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos argilosos à carga
variável.
NBR 7182 – Solo – Ensaio de Compactação.
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Timbé do Sul (SC), Porto Alegre, RS, 2003.
VARGAS, M., Introdução à Mecânica dos Solos. 509p. Ed. Da Universidade de São Paulo. São
Paulo, 1977.
ISOLAMENTO E IDENTIFICAÇÃO DE MICRO-ORGANISMOS RELACIONADOS À BIOCORROSÃO DE
METAIS.
Autor: Diogo Filipe Rosso
CNPq
129215/2010-4
Bolsista PIBITI/CNPq -LACTEC– 2010/2011
Orientador: Roberta Rizzo Domingues
[email protected]
Área de conhecimento: Eletroquímica 1.06.03.02–6; Microbiologia 2.12.02.00-1
Palavras-chave: corrosão microbiológica, biofilme.
RESUMO ESTENDIDO
Introdução
A fixação de células sobre superfícies bióticas ou abióticas é o passo inicial do
desenvolvimento de biofilmes, os quais se iniciam como um processo reversível, tornando-se
irreversível (Caiazza et al., 2004).
Dessa forma, são criadas condições para que substâncias sejam sintetizadas por microorganismos, as quais podem contribuir para a corrosão e degradação de tais superfícies, oferecendo
grandes perigos para os processos envolvidos. De acordo com Eguía e Trueba (2007), os biofilmes
compostos por micro-organismos (biofouling microbiano ou microfouling) podem dar origem à
acumulação de macro-organismos.
Assim, durante as últimas décadas o estudo da corrosão influenciada microbiologicamente
(microbiologically influenced corrosion, MIC) tem recebido considerável atenção (DUBEY et al., 1999),
particularmente devido aos grandes problemas causados pela biocorrosão.
Objetivos
O objetivo principal deste trabalho foi a caracterização dos micro-organismos relacionados à
corrosão responsáveis pela formação de biofilmes sobre superfícies metálicas, em corpos-de-prova
(CP’s) instalados em diversos pontos de coleta da Usina Hidroelétrica Tucuruí, Tucuruí, PA, Brasil,
através de técnicas de microbiologia clássica e biologia molecular
Metodologia
Os pontos de coleta do material biológico estão localizados na Usina Hidrelétrica Tucuruí,
Tucuruí, PA. Para tal, caixas de acrílico transparente foram construídas e cada uma destas caixas
permitiu a instalação de corpos-de-prova metálicos em estações de testes, pelas quais circulou água
do rio Tocantins. Para a obtenção do material de inóculo, raspou-se os corpos de prova com lâminas
esterilizadas separadamente. Os inóculos foram preparados pela adição do material raspado a
frascos Erlenmeyers contendo 200 mL de solução salina (NaCl 0,85%).
Após a homogeneização completa de todas as amostras (inóculos), inoculou-se, com auxílio
de uma pipeta automática, 100 µL destas em placas de Petri contendo meio de soja (triptic soy
casein) previamente esterilizado em autoclave a 121ºC e 1 atm. O inóculo foi espalhado com alça de
Drigalski e as placas foram incubadas à temperatura de 25ºC em BOD, durante 2 a 3 dias. Além do
meio de soja para cultivo e isolamento de bactérias relacionadas à formação dos biofilmes, foi
utilizado Agar MacConkey para a contagem de bactérias gram-negativas, que foram inoculados e
incubados da mesma forma como descrito acima.
Os isolados foram inicialmente separados pela técnica da coloração de Gram, a qual
diferencia micro-organismos com base na composição da parede celular dos mesmos.
A avaliação da presença de bactérias oxidantes de ferro se dá pela utilização do meio de
cultivo Leathen-Mcintyre-Braley. A coloração de Gram conforme Konemam et. al (2001) é o
procedimento descrito para a identificação das bactérias oxidantes de ferro por microscopia óptica. As
lâminas são comparadas com fotos existentes no livro Standard Methods for the Examination of
Water and Wastewater (1999) para a visualização das possíveis bactérias presentes.
As amostras também foram inoculadas em meio especifico para bactérias redutoras de
sulfato. Para este experimento, foram utilizados tubos com ausência de oxigênio, necessária para o
crescimento e posterior isolamento de BRS. Ainda assim, a identificação de bactérias anaeróbias,
como Desulfovibrio, é difícil e demorada por meio dos métodos convencionais. Na tentativa de
minimizar estas dificuldades, as técnicas de metagenômica surgiram como uma estratégia para
acessar a diversidade microbiana de amostras ambientais de maneira rápida e eficiente. O DNA
purificado a partir da amostra é representativo de todos os micro-organismos presentes nesta. Por
meio de sua amplificação com oligonucletídeos específicos para determinadas seqüências de DNA, é
possível identificar, dentre as inúmeras espécies presentes, apenas os microrganismos de interesse.
Os oligonucleotídeos iniciadores PA-GS-F e PA-GS-R possibilitaram a amplificação de
fragmentos de DNA com tamanho de 618 pb, tendo como alvo todas as bactérias do gênero
Pseudomonas sp, outro grupo de estudo.
Resultados
Verificou-se, em ambas as coletas, a presença de bacilos Gram-positivos, bacilos Gramnegativos, cocobacilos Gram-negativos, cocos Gram-positivos, bactérias filamentosas Gram-positivas
e Gram-negativas. Através da figura 1, é possível visualizar a grande variabilidade e diversidade
morfológicas dos micro-organismos isolados, confirmando a grande incidência de diferentes grupos
relacionados à formação de biofilmes e à corrosão microbiológica.
A
B
FIGURA 1 – Isolados microbianos. A – Leveduras; B – Bactérias em morfologia de estafilococos.
Aumento de 1000x.FONTE: O autor.
Os produtos das reações de PCR (reação em cadeia da polimerase) foram visualizados em
gel de agarose, com auxílio do uso do marcador de peso molecular de 1Kb (Invitrogen). Os
resultados foram agrupados e a figura abaixo foi dividida para melhor visualização dos resultados
obtidos.
Figura 2 – Amplificação de regiões do DNA ribossomal 16S de grupos bacterianos utilizando os
oligonucleotídeos iniciadores. Marcador de peso molecular: DNA ladder 1 Kb (Invitrogen). Fonte: o
autor.
É possível observar claramente, resultados positivos, para as bactérias correspondentes aos
grupos 2, 5 e 6, nos quais estão presentes os gêneros Desulfobulbus sp, Desulfovibrio sp,
Desulfosarcina sp, entre outros. Para os grupos 2 e 4, no entanto, um arraste pode ser visualizado, o
qual pode ser resultado da inespecificidade enzimática ou mesmo do primer na reação de
amplificação. Para as reações de identificação de Pseudomonas sp, uma banda pode ser observada,
correspondendo ao DNA total extraído do corpo-de-prova referente à segunda coleta. Isso comprova
a presença desse grupo como participante dos processos de formação de biofilme.
Conclusão
O estudo realizado possibilitou, assim, o conhecimento dos principais organismos
microbianos que podem estar envolvidos na formação de biofilmes e na biocorrosão. Ainda assim, é
de grande importância ressaltar que na continuação do presente, buscará a maior padronização e
aperfeiçoamento de técnicas, de maneira a garantir resultados relevantes e confiáveis.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao PIBIT/CNPq, Programa Institucional de Bolsas de Iniciação em
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infraestrutura para elaboração desse projeto de pesquisa e de desenvolvimento, ao LabMicro (Laboratório
de Microbiologia e Biologia Molecular – UFPR) pelo apoio de infra-estrutura, às professoras Ida
Chapaval Pimentel e Patrícia do Rocio Dalzoto por co-orientarem o projeto e ao Doutorando Paulo
Roberto Dantas Marangoni pela ajuda na execução desse trabalho.
REFERÊNCIAS
ARAQUE, Y., et al. Identificación bioquímica y PCR especie-específica de cepas de Burkholderia
cepacia de origen hospitalario y ambiental en Venezuela. Revista de la Sociedad Venezolana de
Microbiología 2008; 28:82-88
Caiazza NC, O’Toole GA. SadB is required for the transition from reversible to irreversible attachment
during biofilm formation by Pseudomonas aeruginosa PA14. J Bacteriol, 2004;186:4476–85.
COSTERTON, J.W.; GEESEY, G.G.; CHENG, K.J. Phenomena of bacterial adhesion. Bacterial
Adhesion. 1985; ed. D.C. Savage & M. Fletcher. Plenum Press, New York, pp.3-43.
Eguía, E., Trueba, A., 2007. Application of marine biotechnology in the production of natural biocides
for testing on environmentally innocuous antifouling coatings. Journal of Coatings Technology and
Research 4 (2), 191–202.
KONEMAN, E. W; ALLEN, S. D; DOWELL, V. R; JANDA, W. M; SOMMERS, H. M; WINN, W. C.
Diagnóstico microbiológico, 4ª edição, Ed Medica Panamericana (2001).
AVALIAÇÃO DO SOM COMO BARREIRA COMPORTAMENTAL PARA PEIXES EM PASSAGENS
HIDRÁULICAS DE PLANTAS HIDRELÉTRICAS.
Autor: Douglas Tsuyoshi Nakayama
CNPq
127013/2010-5
Orientador: Tânia Lúcia Graf de Miranda
Endereço
[email protected]
Endereço
[email protected]
Eletrônico:
Eletrônico:
Departamento: DPRA - DVMA
Área de conhecimento:. Zoologia Aplicada 2.04.06.00-2
Palavras-chave: Pimelodus sp; Leporinus sp; som.
RESUMO ESTENDIDO
Introdução
Um dos grandes impactos a fauna, oriundo da operação das usinas hidrelétricas é a mortalidade
de peixes durante as partidas de grupos hidrogeradores de energia elétrica ou operações do síncrono
ou ainda durante paradas de manutenção de UHEs são eventos mundialmente conhecidos e de certa
forma comuns (Araújo, 1998; Araújo et al., 2003; Araújo et al, 2000; LIGHT, 1993).
Durante as paradas do grupo gerador para a manutenção ou durante as operações de síncrono,
que são rotinas corriqueiras em usinas hidrelétricas, os peixes atraídos pelo fluxo da água ficam
aprisionados dentro da tubulação, podendo causar uma grande mortandade destes peixes, tanto por
danos mecânicos ou pela variação brusca de pressão, no momento do reinicio do funcionamento do
grupo gerador (Larinier Michel, 2000; CADA 1997).
Eventos de mortandade são também observados quando da passagem de peixes por turbinas
no sentido montante-jusante, mas estes são mais raros e menos documentados em trabalhos
técnicos e científicos.
Como a mortalidade de peixes causada pelas operações das usinas é considerada danos à
fauna tanto pela legislação federal (e.g., Lei de Crime Ambientais, Lei 9.605 de 13/02/98) quanto
pelas legislações estaduais, às concessionárias estão sujeitas às penalidades previstas na Lei.
Objetivos
Desta forma, dentre os objetivos deste projeto, temos, além de estudar biologia reprodutiva a
jusante e a montante dos principais barramentos ao longo do Sistema Light no rio Paraíba do Sul,
promover a prevenção de mortalidades de peixes em passagens hidráulicas nas plantas das UHEs
através de proposição de soluções tecnológicas. Com isso, o presente plano de estudo pretende
analisar soluções tecnológicas para problemas específicos de mortalidade de peixes em sistemas de
usinas, utilizando-se como barreira comportamental o som para produzir uma barreira eficaz no
afugentamento de peixes e assim impedindo a entrada de cardumes no interior das tubulações
durante as paradas.
Metodologia
O experimento foi divido em duas etapas: uma utilizando os peixes da espécie Leporinus sp e
a outra utilizando Pimelodus sp.
Na primeira etapa foram separados 120 peixes da espécie Leporinus sp e divididos em 12
grupos de 10 indivíduos.
Na segunda etapa foram separados 48 peixes da espécie Pimelodus maculatus e divididos
em 12 grupos de 4 indivíduos.
Para a realização do experimento foi utilizado duas calhas medindo 81cm de comprimento
por 20cm de altura, cada calha foi dividida em três quadrantes medindo 20,2cm cada quadrante.
Esta calha foi preenchida com 15 litros de água, que foi substituída a cada repetição para que
não houvesse a interferência de mensageiros químicos provenientes dos peixes.
Para a produção do som, foi utilizada uma buzina subaquática para mergulho que foi
acoplado a um cilindro de ar comprimido.
Cada repetição foi realizada em duas fases, a primeira fase os peixes foram colocados na
calha com a buzina posicionada, porém desligada para que o resultado não fosse influenciado pela
introdução de um material estranho na água, desta forma foi feita à filmagem por 10 minutos. Após
este período a buzina foi ligada e o experimento foi filmado por mais 10 minutos para verificar qual
seria a reação dos indivíduos com a produção de som no meio. Dessa forma realizou-se um total de
12 repetições.
Posteriormente foram feitos as analises das filmagens, identificando a localização dos
indivíduos dentro dos quadrantes a cada 30 segundos. Para padronização deste processo foi
considerada a localização da cabeça do peixe, caso esteja sobre a linha de divisão dos quadrantes.
Resultado
Para a análise dos resultados, os dados foram agrupados em uma média de ocupação em
cada quadrante.
Na Figura 6 foram representas as médias de ocupação da calha experimental de leporinus
sp. Após a colocação do estímulo sonoro no experimento, no primeiro quadrante, é possível observar
que há uma diminuição de ocupação no quadrante um, três e quatro. E um aumento significativo na
ocupação no quadrante 2.
70
60
50
40
Média Sem som
30
Média Com som
20
10
0
1
2
3
4
Figura 6. Média de ocupação de Leporinus sp na calha experimental.
Na Figura 62 foram representas as médias de ocupação da calha experimental de Pimelodus
maculatus. Após a colocação do estímulo sonoro no experimento, no primeiro quadrante, é possível
observar que há uma diminuição de ocupação no quadrante um, dois e quatro. E um aumento
significativo na ocupação no quadrante três.
60
50
40
30
Média sem som
Média com som
20
10
0
1
2
3
4
Figura 2. média de ocupação de Pimelodus maculatus na calha experimental.
Em seguida os dados foram analisados pelo método de variância Two Way ANOVA e posterior
analise pelo teste de Tukeye com o nível de significância de (P = <0,05) a fim de compreender se
houve diferença significativa entre os quadrantes.
Foi observado uma diferença significativa no quadrante 2 para Leporinus sp e uma diferença
significativa no primeiro quadrante para Pimelodus maculatus. Nos outros quadrantes não foram
encontrados diferenças significativa entre a fase inicial (sem o estímulo) e a segunda parte (com
estímulo) do experimento.
Conclusão
Este experimento não apresentou resultados positivos após análises estatística para Pimelodus
sp e Leporinus sp, porem apresentou resultado positivo ao se analisar as médias de ocupação dos
quadrantes. Isto pode estar relacionado ao afugentamento dos peixes pelas bolhas produzidos pelo
equipamento e nãos pelo estimulo sonoro. Desta forma seria interessante a realização de estudos
mais aprofundados de barreira comportamental utilizando bolhas de ar para o afugentamento de
peixes em usinas hidrelétricas a fim de impedir a mortalidade de peixes nas partidas de grupos
hidrogeradores de energia elétrica ou operações do síncrono ou ainda durante paradas de
manutenção de UHEs.
Agradecimentos
O autor agradece ao PIBITI/CNPq, Programa Institucional de Bolsas de Iniciação em
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, aos orientadores Tânia Lúcia Graf de Miranda, Leonardo
Pussieldi Bastos e ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infra-estrutura para a
Referências
ARAÚJO, F. G. 1998. Adaptação do Índice de Integridade biótica usando a comunidade de peixes
para o Rio Paraíba do Sul. Rev. Brasil. Biol., 58(4):547-558.
ARAÚJO, F. G.; DUARTE, s. GOLDEBERG, r. s. & FICHBERG, I. 2000. ciclo reprodutivo de
Parauchenipterus striatulus (Pisces – Auchenipteridae) na represa de Ribeirão das Lajes – RJ. Arq.
Bras. Med. Vet. Zootec. Belo Horizonte, 52(3):?.
ARAÚJO, F. G.; FICHBERG, I.; PINTO, B. C. T. DUARTE, s. GOLDEBERG, r. s. & PEIXOTO, M. G.
2003. A preliminary index of biotic integrity for monitoring the condition of the Rio Paraíba do Sul,
southeast Brazil. Environmental Management, 32(4): 516-526.
CADA, G. F.1997.”Shaken, Not Stirred; the recipe for a Fish-Friendly tutbine”. Waterpower 97,
Prociedings of the International conference & Exposition on hydropower, Atlanta, Georgia, August 5-8
New York: American Society of civil Engineers.
Larineer Michel, Dams end fish Migration, papers to the World commission on Dams, 2000.
LIGHT, 1993. Usina Hidrelétrica Ilha dos Pombos: aspectos relativos à ictiofauna do rio Paraíba do
Sul. Relatório interno. 45p.
ESTUDO DA DIRUPÇÃO DE FILMES EM SULFATO DE SÓDIO.
Autor: Éder José Barbieri
CNPq
106911/2011-2
Orientador: Patricio Rodolfo Impinnisi
Endereço
Eletrônico:
[email protected]
Departamento: DPTM/DVMI
Área de conhecimento: Físico Química 1.06.03.00-0
Palavras-chave: Placa negativa. Sulfato de sódio. Dirupção de filmes
INTRODUÇÃO
A velocidade máxima de carga de uma bateria está relacionada com o tipo de filme de sulfato
de chumbo que se forma na superfície das placas. Estudos prévios já desenvolvidos mostraram que
em ácido sulfúrico estes filmes apresentam uma parta continua (colada à placa) de rápida redução e
uma parte dirupta (na forma de cristais) que demora a ser reduzida (dissolver os cristais) durante a
carga. O trabalho aqui apresentado é uma seqüência dos trabalhos já realizados em ácido sulfúrico,
com o fim de complementar a visão da estrutura dos filmes de sulfato de chumbo que se formam nas
baterias de chumbo-ácido. Por traz deste estudo está o objetivo de desenvolver um procedimento de
carga rápida para baterias de chumbo-ácido que leve em consideração a natureza do filme de sulfato
de chumbo (produto da descarga e que deverá ser reduzido na carga).
OBJETIVOS
Observar se os mecanismos de formação e redução dos filmes dirupto e contínuo de sulfato
de chumbo permanecem os mesmos no caso de placas de baterias comerciais (os estudos prévios
foram realizados em eletrodos planos); Determinar se em solução de sulfato de sódio todo o filme de
sulfato de chumbo que se forma na descarga é 100% do tipo contínuo; Determinar se este filme pode
ser reduzido rapidamente (por não apresentar parte dirupta que é controlada pela velocidade de
dissolução) por meio de técnicas galvanostáticas; propor uma seqüência de trabalhos para montar
uma bateria com sulfato de sódio.
METODOLOGIA
Foram realizados dois tipos de estudos diferentes, voltametrico e galvanostatico. Para
todos os ensaios realizados, a configuração da célula eletroquímica continha um eletrodo central
(placa negativa retirada de um bateria comercial de 4,5Ah 12 v VRLA), dois contra-eletrodos(placas
positivas retiradas da mesma bateria que o eletrodo de trabalho) paralelos ao central e um eletrodo
de referência de Hg/Hg2SO4/Na2SO4 1,0 mol. A solução eletrolítica utilizada foi, em todos os casos,
de Na2SO4 1,0 mol.
RESULTADOS
O gráfico da Figura 1 mostra o comportamento do potencial de uma placa negativa de 1 cm2
ao longo de ciclos de carga e descarga descritos no item de procedimento experimental. As cargas
todas realizadas de forma idêntica e as descargas foram realizadas com correntes distintas.
Figura 4: Representação gráfica do estudo galvanostatico da placa negativa com área de 1
cm2
O potencial da placa foi medido em relação ao eletrodo de referência de Hg/Hg2SO4/Na2SO4
1 molL-1. Por uma limitação do equipamento o sensor positivo de tensão teve de ser colocado ao
eletrodo de referência e o sensor negativo, na placa negativa (eletrodo de trabalho), por este motivo
os valores de potencial são todos positivos ao contrário do que se esperaria [16].
Nota-se que a duração das descargas é distinta, devido aos diferentes valores de corrente
utilizado nestas etapas.
Uma característica importante que se verifica na Figura 4 é que o valor de potencial durante
apresenta dois patamares bem distintos. O primeiro deles, em torno de 0,95 V, referente a redução
do PbSO4 e o segundo, em torno de 1,6 V onde a reação de evolução de H2 ocorre
preferencialmente. No caso de baterias chumbo ácido típicas, não há uma transição tão nítida entre
os períodos da carga onde ocorrem preferencialmente as reações citadas, ou seja, há um momento
durante a carga em que ambas as reações são significativas e a transição entre os patamares de
potencial não é tão nítida.
A Figura 5 mostra o valor da carga elétrica que passa pelo eletrodo durante os ciclos
mostrados na Figura 4.
Figura 5: Representação gráfica do tempo em relação ao AhStep da placa negativa com área
de 1 cm.
A capacidade de uma placa é o valor da sua carga elétrica medida durante sua descarga. A
capacidade original da placa negativa em ácido sulfúrico que foi utilizada neste estudo é de
aproximadamente 1,5 Ah. Porém como está representada na Figura 5 nossa placa negativa em
sulfato de sódio apresentou uma capacidade média de 2 Ah. Não só o tempo de descarga, mas
também a própria capacidade da placa varia para distintas correntes de descarga. Devido a
características da placa porosa e da espessura dos filmes de descarga formados, conforme cita o Dr.
Juliano de Andrade. Podemos observar também que o valor da carga durante a recarga é sempre
ligeiramente maior que na descarga.
CONCLUSÕES
Através destes estudos foi possível averiguar que as placas negativas em contato com o
Na2SO4 apresentarão uma capacidade relativamente maior do que quando em contato com o
H2SO4. Como já foi citada a nitidez com que as reações acontecem é um indício de que o
mecanismo de redução do PbSO4 em Na2SO4 é distinto daquele em H2SO4.
AGRADECIMENTOS
Ao professore Dr. Patrício R. Impinnisi e Dr. Juliano de Andrade, por contribuírem para o
desenvolvimento do projeto de pesquisa, na análise de resultados e proposta do modelo teórico, e
pela contribuição ao aprimoramento da formação profissional da bolsista.
Aos colegas de laboratório pelo apoio e força durante todo o processo de execução do
projeto.
REFERÊNCIAS
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solution precipitation mechanism. Journal of Electroanalytical Chemistry. N.34, p. 21, 1972.
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Films. Electrochimica Acta. v. 28 n. 7, p 973-984, 1983.
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Solid State Chemistry. n. 22, p 1, 1993.
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em eletrodos porosos de baterias chumbo ácido. Curitiba,2005. 95 p. Tese (Doutorado) Mestre pelo
Programa de Pós Graduação em Engenharia, Área de Concentração: Engenharia e Ciências dos
Materiais. Setor de Tecnologia da Universidade Federal do Paraná.
AVALIAÇÃO DA DEGRADAÇÃO DE COMPÓSITOS POLIPROPILENO/FARELO DE MAMONA POR
FUNGOS XILOFÁGOS
Autor: Evelyn Thaís Xavier SIlva
CNPq
137945/2010-8
Orientador: Ricardo Ferracin
Endereço
Eletrônico:
[email protected]
Área de conhecimento: Químca de Produtos Naturais 1.06.01.05-8
Palavras-chave: compósitos, polipropileno, farelo de mamona, Biodegradação.
RESUMO ESTENDIDO
1 – INTRODUÇÃO
Materiais compósitos poliméricos a partir de produtos madeiráveis (fibras de madeira) e de
não-madeiráveis (fibras vegetais), bem como resíduos agroindustriais (farelos e tortas de
oleaginosas), têm sido investigados como fontes para produção de novos materiais, pois são de
origem renovável, baixo custo, abundância, entre outras.
Os materiais compósitos poliméricos estão sendo cada vez mais incorporados aos produtos
em distintos setores, seja no setor elétrico, como em quadro de distribuição de residenciais de
energia; no setor automobilístico, em peças internas dos automóveis, revestimentos, portas; no setor
de construção civil, em pisos laminados, divisórias, entre outros.
Os artefatos produzidos com os polímeros sintéticos convencionais são considerados inertes
ao ataque imediato de microrganismos. Como conseqüências, provocam sérios problemas
ambientais, pois após seu descarte, demoram em média 100 anos para se decomporem,
aumentando assim a cada dia, a quantidade de lixo polimérico descartado no meio ambiente (ROSA
et al., 2001), portanto, nos últimos anos uma atenção especial tem sido a incorporação de matériasprimas de origem vegetal no desenvolvimento de novos materiais poliméricos, uma vez que as
propriedades destes novos materiais dependem da morfologia do sistema, de seus componentes, da
proporção de cada um e, principalmente, da interface entre eles, a qual tem influência dominante
sobre as características do novo material resultante (ARAÚJO et al., 1997). Além disso, a
incorporação de fibras e/ou partículas de origem vegetal podem conferir ao produto final
características de biodegradabilidade, pois são sujeitas ao ataque de fungos ou outros
microrganismos, diminuindo assim sua vida útil.
Diante da perspectivas da utilização crescente destes tipos de materiais no setor elétrico é de
suma importância a avaliação das características ambientais a que estão impostos, bem como servir
de prevenção e controle da vida útil em serviço.
2 – OBJETIVOS
O objetivo deste trabalho é avaliar o percentual de biodegradação de compósitos de
polipropileno/farelo de mamona quanto a biodegradação por fungos em solo.
3 – METODOLOGIA
MATERIAIS:
Compósitos: Polipropileno/Farelo de Mamona em distintas frações mássicas de farelo (0,10 e
20%) serão caracterizados e fornecidos pelo Laboratório de Anatomia e Qualidade da Madeira, do
Departamento de Engenharia Florestal da UFPR.
Fungos: Os fungos a serem utilizados serão fornecidos e caracterizados pelo Departamento
de Engenharia Florestal Madeireira da Universidade Federal do Paraná/Universidade Tuiuti do
Paraná.
Solo: O solo já caracterizado será fornecido em uma área de experimentos do Campus de
mata nativa no Campus da Universidade Federal do Paraná.
1. Preparo do Solo
O solo coletado foi secado a temperatura de 105 1°C, sendo macerado, peneirado e
esterilizado em autoclave. Foram efetuados os cálculos da capacidade de retenção de água no solo,
para determinar a quantidade de água a ser adicionada a cada alíquota de solo que foi colocado nos
frascos de cultura, considerando-se as massas e a porcentagem de umidade do solo.
2.Ensaio de Biodegradação
Este ensaio foi conduzido baseado na Norma ASTM D-2017 por considerar que a
incorporação do farelo, devido as suas características lignocelulósicas está sujeita ao ataque de
fungos, mesmo que o polímero base possa não sofrer alterações por estas espécies biológicas.
Os ensaios de deterioração foram realizados por meio da avaliação de perda de massa,
segundo a norma ASTM-D 2017, onde os corpos de prova foram submetidos ao ataque dos fungos
Gloeophyllum trabeum e Micellys histeria que causam podridão de madeira, por um período de 60
dias. Os testes foram realizados para todas as amostras de compósitos e PP (18 amostras) em
triplicata. As culturas foram armazenadas sob refrigeração e repicadas para placas de Petri, contendo
meio à base de Agar Sabouraud. Após 7 dias, os fungos foram inoculados nos frascos erlenmeyer
utilizados nos ensaios de biodegradação.
Em cada frasco de erlenmeyer foram colocados: 50g de solo em base seca, 16,5 mL de água
destilada para ajustar a umidade. Os frascos foram esterilizados a 121ºC por 30 min. Os
alimentadores foram inoculados com 2 discos oriundos de placas de Petri pré-cultivadas com cada
fungo e foram adicionados os corpos de prova em cada frasco, previamente esterilizados. Os frascos
foram mantidos em uma estufa climatizada a 27ºC durante 60 dias de incubação. Após esse período,
os corpos de prova foram retirados, lavados, secos e feita a avaliação de perda de massa ocorrida
durante a biodegradação.
3.Variação da Massa por Gravimetria
A variação da massa antes e após o ensaio de biodegradação foi realizada pela
determinação da massa com 4 casa decimais de acordo com a equação:
Perda de Massa = (m1 - m2)/m1
100%
Onde: m1 é a massa inicial do corpo de prova; m2 é a massa final do corpo de prova após o
teste de biodegradação.
4.Análise morfológica com microscópio ótico
A microscopia óptica consiste em analisar a superfície da amostra fornecendo uma imagem
produzida pela interação entre a luz e a amostra, com um campo de observação bastante amplo. Os
compósitos foram observados em microscópio ótico após o teste de biodegração.
4 – RESULTADO
Foram realizados testes de observação visual e acompanhamento de perda de massa dos
corpos de prova. Após 60 dias de incubação foram retirados frascos de cultura em triplicata os corpos
de prova que estavam submetidos ao ataque dos fungos Gloephyllum trabeum e Micellys histeria.
Observou-se, após o procedimento de limpeza, degradação mais acentuada nos corpos de provas
submetidos ao ataque do fungo Gloeophyllum trabeum, comparando-se ao fungo Micellys histeria. As
amostras contaminadas por este fungo apresentaram alterações que foram visualizadas em
microscopia óptica como escurecimento do compósito, formação de sulcos e poros. O valor médio de
perda de massa dos corpos de prova em contado com os fungos Gloeophyllum trabeum e Micellys
histeria, foram respectivamente de 61,0% e 13,7% obtidos pelo cálculo de perda de massa.
6
– CONCLUSÃO
O fungo que atingiu o maior percentual de degradabilidade nas colunas de compósitos
poliméricos/ farelo de mamona foi o Gloeophyllum trabeum e o compósito mais atingido foi aquele
composto de 0,20% de fração mássica de farelo, comprovando que quanto maior o percentual de
fibras ou resíduos agroindustriais, como farelos e torta de oleaginosas nos compósitos poliméricos,
maior será o percentual de biodegradação dos mesmos; evidenciou-se, assim, a eficácia na
biodegradação de compósitos poliméricos obtidos a partir de resíduos industriais como farelo de
mamona utilizado para revestir os corpos de prova utilizados no presente trabalho.
AGRADECIMENTOS
Agradeço
ao
PIBITI/CNPq,
Programa
Institucional
de
Bolsas
de
Iniciação
em
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, a Universidade Tuiuti do Paraná, ao orientador prof. Dr.
Ricardo Ferracin(LACTEC), a profª Msc. Roseli Aparecida de Mello (UTP) e ao LACTEC pelo apoio
financeiro, acadêmico e de infra-estrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e
desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D 2017-81: Standard method for
accelerated laboratory test of natural decay resistance of woods. Annual Book of ASTM Standards.
Vol. 04.10. Philadelphia. pp. 324-328, 1994.
ROSA, D.S.; FRANCO, B.L.M.; CALIL, M.R., Biodegradabilidade e propriedades mecânicas de novas
misturas poliméricas. Polímeros: Ciência e Tecnologia, v.11, n.2, p.82-88, 2001.
LEITE, M.C. A. M.; FURTADO,C. R. G.; COUTO, L. O., OLIVEIRA, F. L. B. O.; CORREIA, T. R.
Avaliação da Biodegradação de Compósitos de Poli(ε-Caprolactona)/Fibra de Coco Verde.
ARAÚJO E.M., CARVALHO L.H., FOOK M.V.L., D’ALMEIDA, J.R.M., (1997), “Propriedades
Mecânicas de Blendas de PS/Resíduo de Borracha – Influência da Concentração, Granulometria e
Método de Moldagem”, Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 3, jul/set, p. 45.
WIBOWO, A.C.; et al. Chopped industrial hemp fiber reinforced cellulosic plastic biocomposites:
Thermomechanical and morphological properties. Industrial & Engineering Chemistry Research, v.43,
n.16, p.4883-4888, 2004.
TASCIOGLU, C.; et al. Monitoring fungal degradation of e-glass/phenolic fiber reinforced polymer
(FRP) composites used in wood reinforcement. International Biodeterioration & Biodegradation, v.51,
p.157-165, 2003.
DO TRUONG THIEN, TRAN THI Y NHI, TONG KIM THUAN. Biodegradability of Polyethylene-starch
blend polymer in soil (Part 2). Journal of Chemistry, Vol. 43 (5), P. 628 - 632, 2005
HEE-SOO KIM, HAN-SEUNG YANG, HYUN-JOONG KIM. Biodegradability and Mechanical
Properties of Agro-Flour– Filled Polybutylene Succinate Biocomposites. Journal of Applied Polymer
Science, Vol. 97, 1513–1521 (2005)
AVALIAÇÃO EM LABORATÓRIO DE TÉCNICAS PARA LOCALIZAÇÃO DE DEFEITOS EM CABOS
ISOLADOS.
Autor: Fabricio de Andrade
CNPq:
147616/2010-7
[email protected]
[email protected]
Área de conhecimento: Engenharias: 3.00.00.00-9, Engenharia Elétrica: 3.04.00.00-7, Materiais dielétricos:
3.04.01.04-6
Palavras-chave: dielétricos, cabos isolados, localização de defeitos.
INTRODUÇÃO
Os sistemas de distribuição subterrâneos são responsáveis pelo fornecimento de energia
elétrica para áreas de grande importância, tais como centros comerciais, industriais, administrativos,
saídas de subestações e hospitais. Por este motivo é de vital importância que falhas nos circuitos
sejam localizadas e reparadas no menor tempo possível. Para que isso seja viável é imprescindível
que o setor responsável por esta atividade conte com equipamentos próprios para este fim, bem
como engenheiros e técnicos qualificados e experientes. A localização de falhas envolve diferentes
técnicas e procedimentos, uma vez que cada falha tem suas características próprias. Falha, por
definição, é a ocorrência de uma alteração das características elétricas ou mecânicas dos cabos
isolados e acessórios que ocasiona a interrupção de sua operação normal. Sendo assim, é
fundamental que o pessoal responsável pela operação de cabos e equipamentos da rede envolvida
tenha pleno conhecimento das regras de segurança inerentes, bem como da operação dos
equipamentos de localização de falhas [1-3].
Neste trabalho estão apresentados testes de refletometria realizados em cabos de redes
subterrâneas com isolação em XLPE novos e envelhecidos em campo. A refletometria é uma técnica
amplamente utilizada para localização de defeitos em cabos.
OBJETIVOS
Avaliar em laboratório a potencialidade da técnica de refletometria para localização de
defeitos em cabos isolados em XLPE e EPR e desenvolver procedimentos para tal fim.
METODOLOGIA
Para avaliação da potencialidade da técnica de refletometria para localização de falhas em
cabos isolados foram realizados testes em arranjo experimental montado nas instalações do
LACTEC. Os testes foram aplicados em dois cabos com isolação em XLPE, sendo um novo e um
envelhecido em campo. O equipamento utilizado foi um refletômetro SebaKMT Teleflex MX. Os cabos
isolados foram identificados da seguinte forma:
•
Amostra 1 – Cabo isolado em XLPE novo, com 150 m de comprimento e com
emenda de um pedaço de 10 m de cabo isolado;
•
Amostra 2 – Cabo isolado em XLPE, envelhecido em campo, com 70 m de
comprimento e com defeito condutor-blindagem localizado a 30 m do ponto de injeção do
pulso.
RESULTADOS
A Figura 1 ilustra o refletograma obtido para Amostra 1 na condição de circuito aberto.
Figura 1. Amostra 1: cabo novo com circuito aberto na ponta.
Pode ser observado na Figura 1 que o cabo novo apresenta refletogramas típicos
encontrados na literatura [1] para a condição de circuito aberto. Ainda, o refletograma não detectou a
emenda, possivelmente pela mesma estar muito próxima ao final do cabo e o sinal se sobrepor aos
sinais de circuito aberto.
A diferença do refletograma apresentado pelo equipamento Teleflex MX frente aos
refletogramas típicos da literatura para o cabo novo é que o pulso de entrada aparece amortecido.
Acredita-se que tal pulso é amortecido para que, quando utilizado o gerador de impulso acoplado ao
refletômetro, não haja danos ao equipamento.
A Figura 2 ilustra o refletograma obtido para Amostra 2 na condição de circuito aberto. Pode
ser observado que a técnica de refletometria não consegue detectar nem a falha simulada, nem a
presença de circuito aberto no final do cabo isolado envelhecido. Isto é um indício de que esta técnica
pode não ser eficiente para localização de defeitos em cabos com estado avançado de degradação.
Novos testes deverão ser realizados para comprovar tal afirmativa.
Figura 2. Amostra 2: cabo envelhecido com circuito aberto na ponta.
CONCLUSÕES
Os resultados obtidos até o presente indicam que a técnica de refletometria é muito eficiente
para detecção de defeitos em cabos novos. Para cabos muito envelhecidos não foi possível realizar a
localização do defeito. Desta forma, novos testes devem ser realizados para avaliar a eficácia desta
técnica para localização de defeitos em cabos com avançado estado de degradação.
AGRADECIMENTOS
Tecnológico e Inovação, a COPEL e ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de
infraestrutura. Aos pesquisadores Dr. Guilherme Cunha da Silva e Dr. Vitoldo Swinka Filho pela
contribuição no projeto, disponibilização de materiais e conteúdos para pesquisa. Aos colaboradores
César Ricardo Hubsch, Sebastião Ribeiro Junior e Albari Soares Mendes pela ajuda e o apoio no
laboratório durante o desenvolvimento deste trabalho. Aos colegas Walter Paulo Travensolli, Danilo
Carvalho de Gouveia e Italo Ramos Ariede pela companhia nos momentos descontraídos e sérios de
pesquisa e trabalho no LACTEC.
REFERÊNCIAS
[1] COMITÊ DE DISTRIBUIÇÃO. Procedimentos para a localização de falhas em redes subterrâneas
de distribuição. CODI 17-01, 1990.
[2] TEIXEIRA JR., M. D. R. Cabos de Energia. São Paulo: Artliber, 2004.
[3] PALUDO, R. Refletometria no domínio do tempo: análise do efeito das camadas semicondutoras
de cabos isolados. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia – PIPE). Universidade
Federal do Paraná, 2009.
AVALIAÇÃO DE CATALISADORES CU-NI SUPORTADOS EM NB2O5 EM REAÇÕES DE REFORMA DE
ETANOL PARA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO
Autor: Greta Lais Boff Zortéa
CNPq
151670/2010-2
[email protected]
Orientador: Roberta Carolina Pelissari
Rizzo Domingues
[email protected]
Área de conhecimento: Engenharia Química - 3.06.00.00-6
Palavras-chave: Reforma de etanol; Catalisadores Cu-Ni/Nb2O5; Produção de hidrogênio.
INTRODUÇÃO
O desenvolvimento de novos caminhos para obtenção de energia a partir de fontes
alternativas, juntamente com a importância de processos ambientalmente corretos, exploram o
estudo aplicado da geração de energia elétrica a partir do hidrogênio em células a combustível, cuja
eficiência energética é elevada. O hidrogênio é o combustível mais limpo que existe, todavia não está
disponível na natureza, e por esse motivo apresenta um custo elevado.
A reforma do etanol apresenta-se como uma promissora opção no âmbito econômico e
ambiental para a produção de H2, tendo em vista a posição do Brasil como um dos maiores
produtores mundiais de etanol, a rede de distribuição de etanol já bastante consolidada no país, e
pelo etanol ser um combustível renovável. Tal reação é dada por:
C2H5OH + 3 H2O → 2CO2 + 6H2
Possíveis interações entre o cobre e o níquel podem influenciar na atividade catalítica para a
reforma a vapor do etanol, conforme comprovado por Maia et. al. [1], cujos estudos também
demonstraram que a ordem da impregnação dos metais também causa influência no desempenho da
reação, bem como na composição dos produtos. Outros estudos inferem que catalisadores com
Nb2O5 apresentam satisfatória atividade na reforma do etanol [2].
Dessa maneira, sintetizaram-se cinco catalisadores contendo Cu, Ni e Nb2O5 para avaliar o
desempenho na reação de reforma a vapor de etanol, modificando a impregnação dos metais Cu e
Ni. Para auxiliar na análise dos resultados, fizeram-se caracterizações dos catalisadores por diversos
métodos físico-químicos.
OBJETIVOS
Avaliação do método de preparação de catalisadores suportados em Nb2O5 com os metais
Cu e Ni como fase ativa. Caracterização desses catalisadores por método de análises físico-
químicas. Avaliação do desempenho dos catalisadores sintetizados na reação de reforma de etanol
para a produção de hidrogênio (Conversão, Seletividade e Estabilidade).
METODOLOGIA
Inicialmente, seguindo a metodologia descrita por Fernandes-Machado [3], fez-se o
tratamento térmico do ácido nióbico (Nb2O5.nH2O) para obter o pentóxido de nióbio (Nb2O5). O
tratamento consiste em lavagem com água deionizada, secagem em estufa a 80°C durante uma
noite, e posterior calcinação a 673K/3h e 773K/4h.
Após o tratamento do suporte, partiu-se para a síntese catalítica, realizando a impregnação
úmida dos metais, que se procede adicionando a um balão soluções de nitrato de cobre
(Cu(NO3)2.3H2O P.A.) e/ou de níquel (Ni(NO3)2.6H2O P.A.) ao Nb2O5 em pó. Acoplou-se o balão a
um rota-evaporador. Em seguida colocou-se o material seco em estufa a 100°C durante uma noite,
para que posteriormente fosse realizada a prensagem do material, obtendo-o no formato de pellets.
Os pellets foram calcinados a 500°C durante 5h, triturados e peneirados. Os catalisadores
sintetizados foram:
Tabela 1 – Relação dos catalisadores sintetizados e suas denominações
Catalisador
Denominação
Cu-Ni/Nb2O5 – impregnação simultânea de Cu e Ni
CNNS
Ni-Cu/Nb2O5 – impregnação 1º Cu, 2º Ni
NCN
Cu-Ni/Nb2O5 – impregnação 1º Ni, 2º Cu
CNN
Cu/Nb2O5 – impregnação somente de Cu
CN
Cu-Ni/Nb2O5 – impregnação somente de Ni
NN
Nos catalisadores NCN e CNN, a impregnação foi realizada de forma sucessiva, e após a
impregnação do primeiro metal fez-se a calcinação do material durante 3h a 300°C.
Os catalisadores foram caracterizados por: espectrometria de absorção atômica, análise
textural do catalisador, Adsorção/dessorção à temperatura programada de NH3 e microscopia
eletrônica de varredura.
Antes de proceder com a reação, o catalisador foi ativado sob fluxo de mistura H2/N2, e após
a ativação foi iniciada a reação.
A reação de reforma a vapor de etanol foi executada com 3,5 g do catalisador NCN. O teste
catalítico foi realizado utilizando uma mistura de água:etanol em razão molar igual a 10:1, com vazão
de reagente líquido de 1 mL/min a 573K. O produto gasoso foi analisado em linha em cromatógrafo
gasoso TRACE GC Thermo Finnigam, com amostra de produto retirada a cada 25 minutos. O produto
líquido foi posteriormente analisado.
RESULTADOS
Os resultados de análises de absorção atômica mostraram que a quantidade real de cada
metal impregnado foi um pouco inferior à pretendida, indicando que houve perda de material durante
a preparação dos catalisadores. Na análise textural, o catalisador que apresentou a maior área
superficial específica foi o NN, sendo que em nenhum dos cinco catalisadores detectou-se
microporos na superfície. As curvas do teste TPD-NH3 indicam que o catalisador que apresentou
maior quantidade de sítios ácidos foi o CNNS, e o de menor acidez foi o NCN. Pela análise de MEV,
observou-se a formação de micro-grãos superficiais em todos os catalisadores, o que é característica
de material óxido não reduzido. Tais micro-grãos podem ser os responsáveis por um aumento na
área superficial catalítica sem microporosidade.
O resultado do teste catalítico para os produtos gasosos são representados através de um
Seletividade (%)
gráfico de seletividade versus tempo de reação:
H2
CH4
CO
C2H4
Tempo (min)
Figura 1 - Comportamento da produção de gás ao longo da reação de reforma a vapor de
etanol, empregando o catalisador NCN.
Analisando a Figura 1, fica evidente que o catalisador NCN não exerceu um bom
desempenho na produção de H2, apresentando seletividade abaixo de 20% ao longo de toda a
reação. Já a seletividade para a produção de CH4 representa a maioria absoluta da produção durante
toda a reação, sendo que também detectou-se CO e C2H4, produtos indesejáveis e obtidos por
reações paralelas.
Nas análises dos produtos líquidos, detectou-se a presença de acetaldeído, éter dietílico e
etanol que não reagiu, sendo os dois primeiros em baixas quantidades. A conversão do etanol oscilou
entre 20 e 60% ao longo de toda a reação.
CONCLUSÃO
As caracterizações permitem constatar que a ordem de impregnação dos metais, bem como o
tipo de impregnação realizada, se simultânea ou sucessiva, influenciam na área superficial específica
e na acidez da superfície, entretanto não na morfologia superficial, uma vez que o material na
superfície é similar nos cinco catalisadores.
O teste catalítico, realizado para o catalisador NCN, demonstra a ineficácia do catalisador
frente à reação de reforma a vapor de etanol, tendo em vista a ocorrência de subprodutos gasosos e
líquidos indesejáveis, e a reduzida seletividade para o H2 durante toda a reação.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, à CBMM pelas amostras cedidas de ácido nióbico e ao
LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infra-estrutura para a elaboração deste projeto de
REFERÊNCIAS
[1] T. A. Maia, J. D. A. Bellido, E. M. Assaf, J. M. Assaf, “Hydrogen production by ethanol steam
reforming using Cu/Ni/g-Al2O3 catalysts”, Química Nova, 30:339–45, 2007.
[2] C. G. Alonso, A. C. Furtado, M. P. Cantão, O. A. A. dos Santos, N. R. C. Fernandes-Machado,
“Reactions over Cu/Nb2O5 catalysts promoted with Pd and Ru during hydrogen production from
ethanol”, International Journal of Hydrogen Energy, 34, 2009.
[3] N. R. C. Fernandes-Machado, “Estudo da interação de cobre com os suportes ZnO, TiO e Nb2O5
e efeitos sobre a reação de reforma do metanol” PEQ/COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro – RJ (Tese de
doutorado), 1995, 174p.
TAXA DE DEGRADAÇÃO DE ESTRUTURAS METÁLICAS E DE CONCRETO EM AMBIENTES
LITORÂNEOS DO SUL E DO NORDESTE DO BRASIL: ESTUDOS DE CASO EM PONTAL DO PARANÁ,
PR, E SALVADOR, BA.
Autor: Guilherme D’Orey Gaivão Portella
CNPq
129365/2010-6
[email protected]
Orientador: Dr. Guilherme Cunha da
Silva
[email protected]
Área de conhecimento: Físico-química 1.06.03.00-0; Estruturas de Concreto 3.01.02.01-4
Palavras-chave: taxa de degradação, estruturas de concreto, condutividade, materiais da rede de
distribuição de energia
INTRODUÇÃO
A corrosão atmosférica ocorre quando se forma uma película de eletrólito sobre a superfície
do metal, ocasionando o ataque do tipo eletroquímico. A película é conseqüência da umidade na
atmosfera (GENTIL, 2003). A temperatura e umidade da superfície têm influências significativas
nesse processo.
A agressividade ambiental em materiais de rede elétrica é estudada a partir da classificação
do ambiente em termos de tempo de superfície úmida, da taxa de sulfatação e do teor de cloretos. A
classificação da agressividade do ambiente pode ser dividida em cinco ambientes corrosivos: rural,
urbano, industrial, marinho e marinho industrial; de acordo com os teores de sulfato e cloreto (KENNY
et al., 2004).
As Estações de Corrosão Atmosférica (ECAs) estão localizadas a cerca de 300 metros do
mar em duas diferentes regiões do Brasil. A estação de Sauípe está localizada na região
metropolitana de Salvador, na Bahia, e a outra fica no município de Pontal do Paraná, no Centro de
Estudos do Mar, que pertence à Universidade Federal do Paraná. São duas regiões com climas
relativamente diferentes.
Pontal do Paraná é classificado como Clima Subtropical Superúmido, com temperatura média
de 22 ºC. A precipitação média anual do município está em torno de 2000 mm, sendo o período mais
chuvoso, o verão.
Salvador é caracterizado por um clima tropical úmido, influenciado pala Massa Tropical
Marítima, com período mais chuvoso no inverno. A temperatura varia pouco durante o ano, com
média de 25 ºC. O tempo de superfície úmida é superior a 4000 h/ano, classificado pela norma NBR
14643/01 como de alta corrosividade ambiental, t4.
Os materiais metálicos analisados estão presentes em linhas de distribuição e transmissão de
energia elétrica e, também, no cotidiano. A partir das taxas de corrosão dos materiais, é possível
inferir qual o material que mais degrada nas duas diferentes regiões, e o mais adequado para ser
utilizado. Os parâmetros meteorológicos: temperatura, umidade relativa, precipitação, radiação solar,
direção e velocidade dos ventos foram obtidos nas proximidades das duas ECA’s, já que interferem
diretamente na degradação dos materiais.
Assim como os materiais metálicos padrões, alumínio, cobre, aço carbono e aço galvanizado,
as estruturas de concreto armado são degradadas em ambientes similares. A armadura metálica
contida no seu interior é, normalmente, atingida por sais provenientes do ambiente de sua exposição
em tempos mais longos do que aqueles considerados para os metais sem proteção superficial, mas,
degradam ou oxidam e causam prejuízos de grande monta à sociedade.
METODOLOGIA
A ECA em Pontal do Sul foi instalada em agosto de 2009, conforme norma ABNT NBR 6209,
contendo dezesseis placas metálicas (corpos de prova – CP’s) de alumínio, cobre, aço carbono e aço
galvanizado, com área aproximada 31000 mm2. Antes de serem expostos, foram limpos com
acetona, pesados e foram medidas suas dimensões (largura, comprimento e altura), de acordo com a
norma ABNT NBR 6210. A taxa de corrosão foi obtida por meio de um cálculo que relaciona a massa
final e a massa inicial. A cada três meses foram retiradas placas de cada material. Os dados da ECA
de Sauípe foram analisados durante setembro de 2008 e agosto de 2009 em um projeto da LACTEC
em parceria com a COELBA.
As taxas de cloreto e de sulfatação foram obtidas mensalmente em ambas as estações. Os
métodos foram baseados nas normas da ABNT NBR 6211 e NBR 6921, respectivamente.
Os parâmetros meteorológicos utilizados foram: temperatura do ar, direção do vento,
precipitação, radiação e umidade relativa. A estação meteorológica está localizada em Pontal do Sul
e os dados meteorológicos foram cedidos pelo Grupo de Física Marinha da UFPR. A outra estação
fica localizada na costa do Sauípe, região metropolitana de Salvador.
Para a classificação do grau de corrosividade da atmosfera foram seguidos os padrões da
norma NBR 14643 da ABNT em relação aos materiais metálicos analisados, caracterizando a
atmosfera em cinco categorias de corrosividade, variando de C1 (muito baixa) e C5 (muito alta).
Foram utilizados 10 CP’s de concreto armado. A altura aproximada foi de 2 m, sendo que 0,5
m foram enterrados. Foram cinco tipos diferentes de material: o concreto de referência, e com os
aditivos: metacaulim, sílica ativa, borracha e fibra polimérica, com duas réplicas para cada. Para
avaliar-se a durabilidade dos concretos estudados, optou-se por técnicas eletroquímicas, a partir do
levantamento dos potenciais de corrosão, com a utilização de um multímetro de alta impedância de
entrada, um eletrodo de referência de cobre/sulfato de cobre; e uma esponja umedecida. Medidas de
potencial de corrosão foram realizadas periodicamente ao longo do envelhecimento em 14 alturas.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
O aço carbono apresentou em média as mais altas taxas de corrosão durante o ano na ECA
de Pontal do Sul. Na classificação do grau de corrosividade, a agressividade em Pontal foi muito alta
(C5).
Na ECA de Sauípe, após um ano de exposição, a corrosividade foi considerada média para
os CP’s de aço carbono (C3). Já, para a região de Pontal do Sul, estas foram as mais altas, conforme
demonstrado na Tabela 1.
Tabela 1. Valores médios da taxa de corrosão, pela perda de espessura, dos metais alumínio,
cobre, aço carbono e aço galvanizado.
Alumínio
Aço carbono
Cobre
Aço galvanizado
(g/m2.a)
(g/m2.a)
(g/m2.a)
(g/m2.a)
ECA de Pontal do Sul
11
949
21
25
ECA da Costa Sauípe
13
261
13
19
Em ambas as estações, os CP’s de alumínio apresentaram as menores taxas de corrosão.
Em Pontal, a taxa de corrosão foi menor que no litoral baiano. Já, nos outros tipos de metais, a taxa
de corrosão encontrada em Pontal foi mais alta que na Bahia. O fato pode ser explicado pela
concentração de cloretos e sulfatos (Tabela 2).
As taxas de cloreto médio em Pontal do Paraná foram mais altas que na região de Sauípe.
Durante os meses analisados no Paraná, a média foi de 23 mg/m2.dia. Na ECA Sauípe, a média foi
de 9 mg/m2.dia. Já, as taxas de sulfatação foram maiores na Bahia, classificando a região como
urbano, enquanto Pontal foi classificado como ambiente rural (Liesegang apud SICA, 2006).
Tabela 2. Valores médios das taxas de salinidade e de dióxido de enxofre para as regiões de
Sauípe e Pontal do Sul, em mg/m2.dia.
Cl- médio
SO2
ECA Pontal do Sul
23
22
ECA Costa de Sauípe
8
31
O método utilizado para avaliar a degradação das cruzetas de concreto armado é qualitativo.
Até o presente momento, apontaram para um estado passivo de corrosão em ambas as estações.
CONCLUSÔES
Os parâmetros meteorológicos juntamente com as taxas de corrosão nos CP’s metálicos
serviram para demonstrar o desempenho dos metais alumínio, cobre, aço carbono e aço galvanizado
nas regiões de Sauípe-BA e de Pontal do Sul-PR, quanto a corrosão atmosférica.
De acordo com a classificação do grau de corrosividade, a ECA de Pontal variou de alta a
muito alta, e a ECA de Sauípe, variou de média a muito alta.
A partir dos valores médios anuais, foi possível verificar que o alumínio e o cobre foram os
metais em ambas as estações com menores taxas de corrosão, sendo muito influenciáveis pelas
concentrações de cloreto.
Já, em relação aos corpos de prova de concreto, o método utilizado não foi eficaz em verificar
a durabilidade das estruturas, já que mesmo após quase dois anos de exposição, os materiais ainda
se encontram no estado passivo de degradação, e nada se pode inferir sobre a eficácia dos aditivos.
AGRADECIMENTOS
A equipe técnica agradece a todos aqueles profissionais que participaram direta
e indiretamente neste trabalho e às Instituições COELBA, ANEEL, LACTEC e CNPq
(processos: PIBITI e PQ), pela infraestrutura, recursos financeiros e apoios incondicionais para o
desenvolvimento desta pesquisa.
REFERÊNCIAS
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Janeiro, 2001.
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atmosférica. Rio de Janeiro, 1986.
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2001.
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dióxido de chumbo. Rio de Janeiro, 1981.
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2008.
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LACTEC, 2004.
PORTELLA, K. F.; PIAZZA, F.; INONE, P. C.; RIBEIRO JÚNIOR, S.; CABUSSÚ, M. S.; Efeitos da
poluição atmosférica (litorânea e industrial) em isoladores da rede elétrica da região metropolitana de
salvador. Quim. Nova, Vol. 31, No. 2, 340-348, 2008.
SICA, C. Y.; Mapeamento da corrosividade atmosférica de São Luiz – MA e a correlação das
variáveis ambientais que influenciaram na degradação dos materiais metálicos. Curitiba, 2006. 128 f.
Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Paraná.
DETERMINAÇÃO DE FUNGOS COM POTENCIAL PARA SEREM UTILIZADOS COMO AGENTES
BIORREMEDIADORES EM TRATAMENTO DE SOLOS CONTAMINADOS COM ÓLEOS VEGETAIS
ISOLANTES.
Autor: Jean Carmona de Figueiredo
CNPq
152970/2010-0
Orientador: Ricardo José Ferracin
Endereço
[email protected]
[email protected]
Eletrônico:
Área de conhecimento: Química dos Produtos naturais 1.06.01.05-8
Palavras-chave: Fungos endofíticos, óleo vegetal isolante, mamona
A biorremediação é uma das tecnologias mais aceitável para a remediação de solos
contaminados, a qual utiliza o estímulo da atividade microbiana para degradar compostos orgânicos,
em especial hidrocarbonetos de petróleo, resultando na transformação em metabólitos ou
mineralização dos contaminantes. O processo biotecnológico de remediação tem sido intensamente
pesquisado e recomendado pela comunidade científica atual, por se tratar de uma alternativa viável
para o tratamento de ambientes contaminados, tais como águas superficiais, subterrâneas e solos,
além de resíduos e efluentes industriais em aterros e áreas de contenção. Entretanto os processos
químicos sejam eficientes e indicados para o tratamento de áreas contaminadas, a biorremediação é
a mais ecologicamente, a alternativa mais adequada e eficaz para o tratamento de ambientes
contaminados com moléculas orgânicas de difícil degradação e metais tóxicos. Os processos
biológicos biotecnológicos enquadrados na categoria de biorremediação, em geral utilizam
microrganismos autóctones ou introduzidos (em estado nativo ou geneticamente modificados) com
capacidade de biodegradar xenobióticos, resultando em produtos com moléculas de estruturas
simples em relação à molécula original, ou na mineralização dos xenobióticos, produzindo compostos
-2
-2
químicos simples como H2O, CO2, NH3, SO4 , PO4 e/ou CH4.
Os microrganismos endofíticos vivem principalmente no interior de plantas. É constituída por
fungos e bactérias, que habitam em geral as partes aéreas, como folhas e caules e podendo ser
encontrados em raízes, mas são diferentes das bactérias fixadoras de nitrogênio que formam
nódulos, sem acarretar problemas ao seu hospedeiro, portanto um fungo endofítico devido às
condições de seu hospedeiro pode ser considerado um patógeno em estado latente.
A mamona é uma oleaginosa com excelente potencial para a produção de biodiesel,
principalmente nas regiões carentes do Brasil. A folha da mamona é desprezada, porém, conforme
estudos ela apresenta uma população microbiana diversificada formada por fitopatógenos, epifíticos e
endofíticos, estes últimos conforme a literatura pode ter um potencial biotecnológico promissor,
principalmente no que tange a produção de enzimas como as lipases e outras moléculas de interesse
industrial e econômico. Os fungos endofiticos, por apresentarem atividade antimicrobiana, antifúngica,
parasitária ou ainda farmacologia e enzimática, são organismos que vivem em associação simbiótica
com plantas e podem conferir benefícios a estes podem ser recíprocos. A versatilidade bioquímica e
diversidade de endofíticos representam uma enorme variedade de genes que são ainda
desconhecidos. Está se descobrindo cada vez mais funções gênicas, particularmente para a
biorremediação ambiental e propósitos industriais, nas plantas de uso econômico como a mamona
(Ricinus communis L.) a presença de microrganismos endofíticos não é diferente, podendo ser
facilmente isolados em meios de cultivo simples.
As plantas tiveram que se adaptar ao ambiente em que vivem, e com isso envolveu
capacidade de interagir com diferentes espécies de seres vivos. As interações entre plantas e fungos
são conhecidas há bastante tempo, desempenhando um papel muito importante no seu
desenvolvimento, e recebem dela nutrientes e proteção. Eles induzem a planta ou produzem
metabólitos secundários extremamente benéficos para o hospedeiro, como toxinas, antibióticos e
outros fármacos, que atuam no crescimento de órgãos, controle de fitopatógenos, defesa contra os
herbívoros e também podem ser isolados e utilizados na indústria e na medicina. Os fungos
endofíticos podem apresentar também relações neutras e antagonísticas dependendo das condições
ambientais e sorológicas do hospedeiro.
Nesse contexto este trabalho objetivou contribuir para o conhecimento da diversidade de
fungos endofíticos associados à mamona (Ricinus communis) e a determinação de fungos com
potencial para serem utilizados como agentes biorremediadores em tratamento de solos
contaminados com óleos vegetais isolantes.
Foram utilizadas folhas de Ricinus communis L. Foi realizada uma seleção aleatória das
plantas adultas e jovens, sendo escolhidas as folhas de aspecto sadio e aspecto juvenil. As plantas
foram devidamente marcadas para posteriormente serem realizadas novas coletas. O material foi
processado no prazo de 24 horas. Após a coleta foi lavado abundantemente para retirar o excesso de
epifíticos, matéria orgânica e resíduos sólidos, e os pecíolos vedados com parafina antes da
descontaminação externa. Em seguida, as folhas foram lavadas em água destilada esterilizada por
duas vezes e posteriormente o material foi imerso em álcool 70% por 1 minuto, em seguida em
hipoclorito 3% por 4 minutos e novamente em álcool 70% por 30 segundos, para retirar o excesso de
hipoclorito o material foi lavado três vezes em água destilada estéril da qual foi retirado 50 µl para
fazer o controle da assepsia. Após desinfestação, foram retirados discos foliares (6 mm diâmetro)
transferidos para placas de Petri contendo o meio batata-dextrose-ágar (BDA) suplementado com o
-1
antibiótico cloranfenicol (100 mg.L ) e incubados à temperatura ambiente (25±2 ºC). Após sete dias
foi determinada a taxa de colonização (TC), onde TC = número total de segmentos com um ou mais
isolados/total de segmentos da amostra, expressa em percentagem.
As colônias fúngicas que se apresentavam distintas, de acordo com observações
macroscópicas, foram agrupadas, com a finalidade de facilitar o estudo. A identificação realizou-se
através da observação macroscópica das colônias e das estruturas de reprodução pela técnica do
microcultivo e a identificação baseou-se em literatura especializada. As amostras, para posterior
identificação foram purificadas em meio BDA, preservadas pelo método da sub-cultura e
armazenadas a ± 4 ºC. Após 14 dias de crescimento em estufa foram obtidos 14 grupos de fungos
classificados de FEM (fungo endofiticos de mamona).
Para verificar se as cepas fúngicas são produtoras de lipase foram realizados testes em
placas de Petri com meio ágar bacteriológico contendo o corante Rodamina B 0,001 %, óleo de oliva
-1
-1
-1
-1
ou óleo vegetal isolante a 1 %, MgSO4 0,2 g.L ; K2HPO4 0,1 g.L , KH2PO4 0,4 g.L ; NaCl 0,1 g.L ;
-1
extrato de levedura 0,4 g.L e Tween 80 0,01 %.
A produção de lípase é confirmada pela presença de halos alaranjados, fosforescentes ao
0
UV, em até 72 h de incubação em estufa a 28 C. As cepas produtoras de lipases foram mantidas em
meio sólido de ágar BDA com repiques mensais. As linhagens fúngicas que apresentaram maior
atividade foram realizadas utilizando a técnica de microcultivo.
Os fungos endofíticos classificados, como FEM's 1 a 14, apresentaram crescimento micelial
visível a partir de 24 horas da inoculação, preenchendo a superfície do ágar a partir do quarto até o
décimo quarto dia em meio BDA. Os fungos cultivados foram retirados da estufa e mantidos sob
o
refrigeração a 4 C.
Os fungos utilizados nesse teste foram identificados através de microcultivo e literatura
especializada no laboratório de Microbiologia da Faculdade de Ciências Biológicas e da Saúde da
Universidade Tuiuti do Paraná.
Os fungos endofíticos classificados como FEM's foram inoculados no meio de cultura
contendo rodamina B, iniciando a etapa de screening de micro-organismos produtores de lípases.
Nesta etapa os microrganismos produtores de lípases, foram utilizados dois substratos como fontes
de carbono: óleo de oliva e óleo vegetal isolante.
O óleo de oliva foi utilizado como única fonte de carbono e como indutor na produção de
lipases. O óleo de oliva contém cerca de 70% de ácido oléico (C18:1) e é comumente utilizado com
um substrato padrão para determinação da atividade lipolítica. O óleo vegetal isolante foi utilizado
também como única fonte de carbono. A utilização de óleos isolantes extraídos de vegetais é uma
realidade, apesar de ter sido sugerida sua aplicação como isolamento elétrico no final do século XX,
com a utilização experimental em transformadores de distribuição.
Pelos resultados apresentados, observou-se que após o período de 48 horas a presença de
lipases foi expressa em 8 dos 14 micro-organismos testados para o óleo de Oliva. Destes, os FEM's
1A;1B;9A;9B; 11A;11B;12e 14 apresentaram maior atividade lipolítica para o óleo Vegetal Isolante.
Nesse mesmo período, 6 microrganismos não expressaram nenhuma atividade lipolítica. São
eles: 2B;4B;5;6;7 e
13.
Após 72 horas de incubação, a produção de lipases foi novamente
analisada. Pelos resultados obtidos observou-se a presença de lipases em 10 dos 14 microorganismos testados para o óleo de Oliva, após o período de 72 horas.
A identificação dos gêneros fúngicos, que apresentaram maior atividade lipolítica, foi
realizada utilizando a técnica de microcultivo e literatura especializada e foram identificados como:
Aspergillus sp (1A); Candida sp (1B); Cladosporium sp 2B; Acremonium sp (4B); Aspergillus 9A;
Aspergillus sp 9B; Candida sp (11ª); Aspergillus sp (11B); Geotrichum sp; Hansenula sp (14).
Com os resultados obtidos é possível observar que há produção de lipases a partir de
linhagens fúngicas endofiticas. Serão realizados experimentos posteriores para verificar a viabilidade
da produção de lipases utilizando-se processos fermentativos líquidos (FL) e sólidos (FES), tendo
como substratos resíduos ricos em óleos e gorduras.
As próximas etapas a serem realizadas serão:
•
a produção de lipases por FES utilizando-se resíduos da biomassa de oleaginosas;
•
a caracterização cinética das lipases em reações de hidrólise como efeito do pH,
temperatura, concentração do substrato e estabilidade frente ao pH e temperatura;
•
a aplicação dos biocatalisadores na biorremediação de solos contaminados com óleos
vegetais isolantes.
Os resultados obtidos demonstraram que linhagens fúngicas isoladas de mamona são boas
produtoras de lipases fúngicas.
É importante salientar que novos experimentos para isolamentos de outras linhagens de
endofiticos deverão ser realizados. Novos estudos também deverão ser realizados para otimização
da obtenção das enzimas. Fermentações deverão ser realizadas com substratos ricos em nutrientes
para a produção de lipases.
AGRADECIMENTOS
Agradecimentos ao PIBITI/CNPq, Programa Institucional de Bolsas de Iniciação em
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, a Universidade Tuiuti do Paraná, por permitir o uso dos
laboratórios e assim contribuir com meu aprendizado e ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico
e de infra-estrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
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Jaguariúna: Embrapa Meio Ambiente, 279 p. 2003.
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Universidade Federal de Pernambuco, UFPE, Recife, 2008.
SUAREZ, P.A.Z., MENEGHETTI, S.M.P., MENEGHETTI, M.R., WOLF, C.R. Transformação de
triglicerídeos em combustíveis, materiais poliméricos e insumos químicos: algumas
aplicações da catálise na oleoquímica. Química Nova. V. 30, n. 3, São Paulo. Mai/Jun 2007.
DESENVOLVIMENTO DE ISOLADOR POLIMÉRICO MODULAR PARA A REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE
ENERGIA ELÉTRICA
Autor: Jéssica Kimie Akishino
CNPq
138012/2010-5
Orientador: Marilda Munaro
Endereço
Endereço
Eletrônico:
[email protected]
Eletrônico:
[email protected]
Departamento: DPTM / DVMT
Área de conhecimento: Polímeros 3.06.03.17-0
Palavras-chave: Isoladores, polímero com nanocompósito e rede de distribuição.
RESUMO ESTENDIDO
Introdução
O polietileno é bastante utilizado no setor elétrico devido às suas excelentes propriedades
físicas e químicas e às suas características dielétricas1. No entanto, tem baixa resistência térmica e
atende condições brandas de solicitação quando submetidos a esforços mecânicos constantes,
estresse elétrico e químico (radiação solar, poluição e umidade). Essas condições favorecem a
formação de trincas que podem levar à fratura do equipamento2.
A incorporação de aditivos inorgânicos, como argilominerais, na escala nanométrica traz
melhorias nas suas propriedades (estabilidade térmica, propriedades mecânicas, propriedades de
barreira)3. No setor elétrico foi relatada a influência de nanopartículas na condutividade elétrica,
resposta dielétrica, comportamento de degradação, entre outros, em polímeros termoplásticos4,5,6
aplicados em materiais e equipamentos que podem suprir tais necessidades.
Nesse trabalho foram preparadas e avaliadas as propriedades de blendas de polietileno com
incorporação de nanoargial.
Objetivos
Incorporar o argilomineral em blenda de polietileno de alta densidade (HDPE) e polietileno de
baixa densidade linear (LLDPE) e avaliar as propriedades.
Metodologia
Preparação das amostras
Em blendas com 30% de LLDPE em HDPE e com 40% de LLDPE em HDPE, foi incorporado
0, 1, 2, 3, 5 e 7% de argilomineral. Em todas as composições foi adicionado 0,5% de antioxidante
Irganox. As misturas foram feitas em homogeneizador de laboratório, tipo Draiz MH 100, fabricado
pela MH Equipamentos, com 3600 rpm/min.
Análise Termodinâmico Mecânica (DMTA)
O ensaio de DMTA foi realizado em equipamento DMTA 242 NETZSCH no modo de tração
na temperatura -155ºC a 110ºC em atmosfera de nitrogênio, com a freqüência da força dinâmica de
50 Hz e taxa de aquecimento do forno de 3ºC/min.
Tração
O ensaio de tração foi realizado conforme norma ASTM D 638, em que 5 corpos de prova, em
forma de gravatas foram tracionados a 10 mm/min em equipamento INSTRON modelo 4467 com
célula de carga 100 kg e L0 de 10 mm.
Ensaio de dureza
Foram realizadas cinco medidas de cada amostra a temperatura ambiente, com auxílio do
Durômetro marca Bareiss modelo HPE-D, conforme a norma ASTM D 2240, utilizando carga de 5 kgf
e identador d tipo Shore D.
Ensaio de resistência à fissuração
O ensaio de resistência à fissuração foi realizado conforme a norma ASTM D 1693. Cinco
corpos de prova com dimensões de 38x13x1 mm com um entalhe de 19 mm. Foram curvados em
forma de “U” e colocados em um suporte, mergulhados em uma solução aquosa a 10% com sabão
aniônico (Triton 100 X) a 50ºC.
Resultados
Análise Termodinâmico-Mecânica (DMTA)
Na Figura 7 estão ilustradas as curvas módulo de perdas (E”). Nas blendas sem a adição do
argilomineral, a relaxação β na blenda com 40% de LLDPE é mais intensa que a blenda com 30% de
LLDPE. Isso ocorre, pois a relaxação β está atribuída ao movimento das ramificações da fase
amorfa1. A temperatura de transição α em ambas as composições apresentam redução ao adicionar
a nanocarga, indicando alteração da morfologia.
30% LLDPE + 0% Argilomineral
γ
γ
α
β
α
E" (u.a)
E" (u.a)
β
-150
-100
-50
0
50
100
150
-150
Temperatura (ºC)
-100
-50
0
50
100
150
Temperatura (ºC)
a)
b)
Figura 7. Curvas do módulo de perdas (E”) em função da temperatura para as composições com: a)
30% LLDPE/ 70% LLDPE; b) 40% LLDPE/ 60% HDPE.
Propriedades Mecânicas
Na blenda de 30% LLDPE há um aumento da rigidez na concentração de 2% do
argilomineral, pois a tensão de escoamento nas demais formulações
diminui com a adição da
nanocarga (conforme Figura 8). Isso pode indicar que a maior compatibilidade entre os componentes
ocorre nessa concentração. Em paralelo, o resultado do ensaio de dureza Shore D apresenta o
mesmo comportamento.
Nas composições de 40% LLDPE, ocorre maior variação da tensão de escoamento com a
adição da nanocarga novamente até 2%. Com maiores concentrações o valor reduz, mas ainda são
maiores que da blenda sem o argilomineral. Nessas composições a dureza aumentou com a adição
da nanocarga, indicando aumento de rigidez. Estes fatos podem estar associados da melhor
dispersão do argilomineral por essa blenda apresentar maior região amorfa.
O módulo de elasticidade (Figura 9) para a blenda de 30% LLDPE aumentou com a adição de
até 2% do argilomineral. Na blenda de 40% LLDPE o módulo de elasticidade aumentou pouco em
todas as formulações.
30% LLDPE
40% LLDPE
23,5
59
22,5
58
22,0
Dureza Shore D
Tensão de escoamento (MPa)
30% BLL
40% BLL
60
23,0
21,5
21,0
20,5
20,0
19,5
57
56
55
54
19,0
53
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
-1
Argilomineral (%)
a)
0
1
2
3
4
Nanoargila (%)
b)
5
6
7
8
Figura 8. a) Tensão de escoamento e b) dureza Shore D em função da concentração de argilomineral
para as composições com 30% LLDPE/ 70% LLDPE e 40% LLDPE/ 60% HDPE.
30% LLDPE
40% LLDPE
Módulo de elasticidade (MPa)
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Argilomineral (%)
Figura 9. Módulo de elasticidade em função da concentração do argilomineral para as composições
com 30% LLDPE/ 70% LLDPE e 40% LLDPE/ 60% HDPE.
Resistência à fissuração
Uma maior quantidade de polímeros ramificados resultou em um aumento na resistência a
fissuração (Figura 10). Além disso, a adição do argilomineral também aumentou o tempo de falha do
material, este fato pode estar associado à mudança morfológica da blenda e/ou melhora na
propriedade de barreira evitando a permeação do agente químico causadora das fissuras.
2700
2400
2100
1800
1500
Tempo (horas)
1200
30% LLDPE
40% LLDPE
900
600
150
100
50
0
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Argilomineral (%)
Figura 10. Tempo de falha no ensaio de resistência à fissuração.
Conclusão
Com a adição do argilomineral em ambas as blendas, na concentração de 2%, houve um
aumento do módulo de elasticidade, e da rigidez do material. Foi observado, também, aumento do
tempo de resistência à fissuração.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, a Coelba e ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico
e de infra-estrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
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utilização no setor elétrico. Tese de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia –
UFPR, Curitiba, 2007.
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CARACTERIZAÇÃO DE ELETRÓLITOS SÓLIDOS A BASE DE CÉRIA OBTIDOS POR REAÇÃO DE
COMBUSTÃO
Autor: Jéssica da Rosa Silva
CNPq
129304/2010-7
Endereço
[email protected]
Eletrônico:
Orientador:
Marcos
Antonio
Coelho
Berton
Endereço
Eletrônico:
[email protected]
Departamento: DPTM
Área de conhecimento: Eletroquímica 106.03.02-6 e Cerâmicos: 3.03.05.02-0
Palavras-chave: Eletrólito sólido, Célula a Combustível, céria gadolínia co-dopada com lantânia
RESUMO ESTENDIDO
O desafio em diminuir a temperatura de operação de uma célula a combustível de óxido
sólido requer materiais de eletrólito altamente funcionais que possuam elevada condutividade iônica.
Eletrólitos sólidos dopados com céria têm sido considerados como os materiais mais promissores
para esta finalidade, devido ao fato de que esses materiais têm apresentado condutividades iônicas
maiores a temperaturas relativamente baixas em comparação com o eletrólito sólido tradicional de
zircônia estabilizada com ítria.
Neste trabalho foram produzidos pós a base de céria pelo método da combustão e a
sinterização de cerâmicas dopadas com diferentes concentrações de gadolínia e de lantânia . este
método foi escolhido devido sua simplicidade e capacidade de sintetizar pós com características
estruturais e morfológicas desejadas.
Os pós resultantes da combustão e as amostras sinterizadas foram caracterizados por
difração de raios-x, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de impedância.
INTRODUÇÃO
Células a combustíveis de óxido sólido são dispositivos que convertem diretamente a energia
química de um combustível (geralmente hidrogênio ou gás natural) em energia elétrica e calor. A
elevada eficiência na conversão e as baixas concentrações de poluentes gerados são umas das
principais vantagens oferecidas por estes dispositivos. Uma célula combustível é composta por uma
sequência de unidades conectadas entre si. Cada unidade, conhecida como célula unitária, é
formada por dois eletrodos porosos separados por um eletrólito denso. O processo de condução
iônica nos eletrólitos é termicamente ativado, sendo necessário, deste modo, que as atuais SOFCs
operem em temperaturas elevadas (800 – 1000 °C). A elevada temperatura de operação é um dos
fatores que encarece esta tecnologia devido ao alto custo dos materiais utilizados [1]. Atualmente os
eletrólitos comumente utilizados em SOFCs são de zircônia estabilizada com Ítria. As reações
eletroquímicas de oxidação do combustível e de redução do oxidante ocorrem na interface
gás/eletrodo/eletrólito, conhecida como região de tripla fase.
As características da microestrutura, determinadas no processo de sinterização, exercem
influência direta nas propriedades elétricas dos sólidos condutores iônicos. Sendo assim, o método
de síntese dos pós torna-se um importante fator, pois, a obtenção de pós com cristalitos
nanométricos e com distribuição controlada do tamanho dos aglomerados, favorece o processo de
sinterização, diminuindo a temperatura necessária para a densificação do material [2]. Por este
motivo o método da Combustão foi escolhido.
OBJETIVOS
Este trabalho visa à preparação e caracterização de eletrólitos sólidos, de Céria dopada com
Gadolínia e com Lantânia, através da síntese por combustão e a sinterização destes materiais em
temperaturas abaixo de 1600 ºC.
METODOLOGIA
Usando o método de síntese por Combustão, buscou-se obter o composto Ce0,8Gd0,20xLaxO1,9, utilizando a Glicina como combustível.Inicialmente os nitratos de cério, gadolínio e lantânio
foram dissolvidos em água deionizada junto com uma quantidade estequiométrica de glicina na razão
molar glicina/nitrato igual a 0,53. A solução é mantida sob aquecimento e agitação na temperatura de
aproximadamente 80°C, a solução foi perdendo a água até a formação de um gel transparente, então
a temperatura foi elevada, até ocorrer a ignição espontânea da reação. O pó resultante foi calcinado a
700°C por 2 horas e para obtenção de amostras sinterizadas o composto foi compactado em
geometria cilíndrica em uma prensa uniaxial a uma pressão de 98 MPa, então as pastilhas foram
calcinadas nas temperaturas de 1450°C por 5 horas .
Resultado
A Superfície da amostra, sinterizada a 1450°C / 5h, analizada por micrografia eletrônica de
varredura. Pode-se observar na Figura 1, que a condição de sinterização foi suficiente para densificar
a amostra. O material apresenta sinterização, grãos e contorno de grãos e não foi observado a
presença de poros.
Figura 1 - Micrografia do composto Ce0,8Gd0,10La0,10O1,9 sinterizado a 1450°C/5h.
A adição de lantânia promove uma leve distorção na rede da céria, evidenciada pelo pequeno
deslocamento dos ângulos de difração 2θ, para valores menores do que os da céria-gadolínia, isso
ocorre porque o raio iônico do La3+ é maior que do Ce4+ e Gd3+, resultando no aumento da
constante de rede.
Figura 2- Difratogramas de raios-X das amostras sinterizadas tratadas a 1450°C/5h do
composto Ce0,8Gd0,2-x Lax O1,9. A direita, região ampliada do difratograma na faixa entre 26-31
2 .
Figura 3 – Parâmetros de rede do composto Ce0,8Gd0,2-x Lax O1,9
1450°C/5h.
sinterizado a
A diminuição do parâmetro de rede reflete o aumento do grau de liga fortalecimento da
ligação), também causado pelo aumento da energia térmica das partículas .
Figura 4- Espectroscopia de Impedância do composto Ce0,8Gd0,2-x Lax O1,9 sinterizado a
1450°C/5h.
Através do gráfico de espectroscopia de impedância pode-se observar que a substituição do
gadolínio pelo lantânio promove um aumento da resistência intragranular, entretanto a resistência
intergranular diminui.
CONCLUSÕES
O método da combustão é uma técnica auto-sustentável para a preparação de
nanocompostos a base de céria.
As difrações de raios-x mostram que é um monofásico de estrutura cúbica do tipo fluorita e à
um aumento do parâmetro de rede com a adição de lantânia de 0 ≤ x ≤ 0.2.
AGRADECIMENTOS
•
Tecnológico e Inovação.
•
Ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infra-estrutura para a elaboração
deste projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
[1] DE, D. Z. et al. Direcionamentos da tecnologia industrial de células a combustível de óxidos
sólidos. Química Nova, scielo, v. 30, p. 1339–1346, 10 2007. ISSN 0100-4042.
[2] HAILE, S. M. Fuel cell materials and components. Acta Materialia, v. 51, n. 19, p. 5981– 6000,
2003.
MEDIDAS ELÉTRICAS EM ELETRÓLITOS SÓLIDOS DE ZIRCÔNIA ESTABILIZADA COM ÍTRIA – YSZ
Autor: Joline Leopoldina Vendramin
CNPq
129307/2010-6
[email protected]
Orientador: Marcos Antonio Coelho
Berton
[email protected]
Área de conhecimento: Eletroquímica: 1.06.03.02-6
Palavras-chave: eletrólito sólido, célula a combustível de óxido sólido, energia alternativa
RESUMO ESTENDIDO
O principal foco deste projeto foi o aprofundamento em pesquisas com eletrólitos sólidos para
aplicação em Células a Combustível de Óxido Sólido. Amostras comerciais de eletrólito sólido à base
de zircônia estabilizada com ítria (YSZ) foram utilizadas nos estudos. Os eletrólitos sólidos foram
preparados depositando em ambas as faces uma camada de eletrodo de prata. As propriedades
elétricas foram obtidas por meio de medidas de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica - EIE. A
EIE forneceu informações sobre três diferentes contribuições individuais do eletrólito sólido (a
resistência intergrão, a resistência intragranular e os fenômenos do eletrodo). Todas as medidas
foram realizadas utilizando o equipamento NorECs Probostat. O equipamento permite a análise de
amostras de eletrodos sólidos e células a combustível unitárias planares de 20 mm de diâmetro em
temperaturas de até 1000ºC, em combinação com um sistema de espectroscopia de impedância
eletroquímica.
INTRODUÇÃO
O laboratório de Eletroquímica Aplicada do Lactec vem desenvolvendo pesquisas com
eletrólitos sólidos para aplicação em Células a Combustível de Óxido Sólido (SOFC – Solid Oxide
Fuel Cells) nos últimos 5 anos. O domínio da técnica de preparação, tanto de eletrólitos sólidos
condutores protônicos como de eletrólitos condutores iônicos, foi obtido depois de vários estudos
realizados por alunos de iniciação científica e alunos de mestrado no Laboratório. Entretanto, como
são inúmeras as variáveis que estão envolvidas no preparo das amostras, que vão desde o método
escolhido[1-3] (físico, químico via seca, via úmida, etc.), como os parâmetros a serem analisados,
como tempo e temperatura de síntese do pó, ou mesmo da preparação do sinterizado, ainda não se
esgotaram completamente os estudos das variáveis que podem resultar numa melhora considerável
nas propriedades do material estudado. Paralelamente à síntese e preparação de amostras, outro
aspecto muito importante são as medidas elétricas[4] dessas amostras, as quais são essenciais para
se determinar corretamente as propriedades elétricas e eletroquímicas. A proposta deste plano de
trabalho de iniciação cientifica foi focar o estudo nas medidas elétricas de eletrólitos sólidos
comerciais.
OBJETIVO
Determinar a condutividade de amostras comerciais de eletrólito sólido YSZ – zircônia
estabilizada com ítria, em diferentes temperaturas de operação (entre 600 ºC e 1000 ºC).
METODOLOGIA
A preparação da amostra de zircônia estabilizada com ítria consistiu em mantê-la em uma
temperatura de 100 ºC por 24 horas sob fluxo controlado de gás de nitrogênio. Para a preparação do
sistema de medidas elétricas, a amostra foi inserida no porta-amostra do sistema de medidas de
célula a combustível unitária de óxido sólido. Eletrodos para coleta de corrente foram conectados em
cada face do eletrólito sólido em estudo. Para controle da temperatura de medida, foi conectado ao
sistema de medidas um termopar próximo a posição da amostra. Todo o sistema foi inserido num
forno bipartido tubular com controlador de temperatura. Para o controle da atmosfera, foi inserida no
sistema de medidas uma entrada e saída de gás até a câmara de medidas. Para uma dada
temperatura controlada foi determinada a faixa de frequência a ser utilizada nos experimentos e
também a faixa de linearidade do sinal de amplitude DC. Uma vez definida a faixa de frequência e a
amplitude do sinal de perturbação, foram realizadas medidas de espectroscopia de impedância
eletroquímica em diferentes temperaturas na faixa entre 400ºC e 1000ºC, variando de 50ºC em 50ºC
e em atmosferas de ar.
RESULTADOS
Para as seguintes medidas, foi utilizada uma amostra comercial de YSZ (fonte: Fuel Cell
Markets Ltd., EUA), com as seguintes dimensões: 2,0 cm de diâmetro, 0,0255 cm de espessura e
3,1416 cm² de área. A amostra foi pré-tratada em uma solução de HF 10% em água a 70 ºC por,
aproximadamente, 10 minutos para garantir uma boa rugosidade e aderência da camada de prata ou
platina. Em seguida, foi lavada com água deionizada e seca a uma temperatura de 50 ºC. As
amostras foram pintadas a mão com uma fina camada de tinta de prata com auxílio de um pincel.
Amostras na configuração Ag|YSZ|Ag foram obtidas depois de um tratamento a 350 ºC, por 1 hora,
utilizando uma taxa de aquecimento/resfriamento de 20 ºC por minuto. A área do eletrodo de prata
contida na amostra foi mensurada, possuindo o valor de 2,5447 cm². As medidas foram realizadas
utilizando um potenciostado/galvanostato como módulo de impedância, Parstat 2263.
Medidas de impedância sob atmosfera de argônio e ar: Sete medidas de impedância em temperatura
entre 300ºC e 360ºC foram realizadas sob uma atmosfera de argônio e ar. Todos os resultados foram
realizados com amplitude DC de 100mV. A Figura 1 mostra os resultados obtidos. Em comparação
com os valores de impedância obtidos sob atmosfera de argônio, os valores de Z’ sob atmosfera de
ar são menores, proporcionalmente para todas as temperaturas. Uma possível explicação para isto é
o fato de que o material é considerado como um condutor de íons O2- e, portanto, se comparado com
as medidas sob fluxo de argônio, o sistema apresenta menor resistência sob o fluxo de ar.
Figura 1 - Medida de impedância sob atmosfera
Figura 2 - Medida de impedância sob atmosfera
de argônio.
de ar.
Para a determinação dos valores de impedância Z’ de cada semi-círculo, um ajuste dos
dados foi feito fazendo uma analogia com circuito equivalentes. O circuito equivalente utilizado foi
composto dos seguintes elementos (Figura 3): uma resistência R1, representando a resistência do
volume do material, uma resistência R2 em combinação com um elemento de fase constante (CPE1)
representando a resistência entre os contornos de grão e uma resistência R3 em combinação com
um elemento de fase constante (CPE2) e uma resistência de Warburg (W1), representando a
interface eletrólito/eletrodo.
Figura 3. Circuito equivalente utilizado para determinar os valores de Z’.
Os valores obtidos das resistências estão apresentados na Figura 4.
Figura 4. Perfil da resistência em função da temperatura para o eletrólito sólido YZS.
CONCLUSÃO
Medidas de espectroscopia de impedância eletroquímica foram realizadas em amostras
comerciais de YSZ em diferentes temperaturas de operação. Utilizando a análise de circuito
equivalente foi possível estimar os valores das resistências associadas a microestrutura do eletrólito
sólido.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação e ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de
infraestrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
[1] KWON, O. H., CHOI, M. G. Electrical conductivity of thick film YSZ. Solid State Ionics 177 (2006)
3057–3062.
[2] WANG, S.F., HSU, Y.-Fu, HUANG, Y.-C., WEI, W.-C. Solid oxide fuel cells with YSZ-BNO Bilayer electrolyte film deposited by magnetron sputteringCeramics International 37 (2011) 2095–
2100
[3] TIKKANEN, H., SUCIU, C. WAEMHUS, I. HOFFMANN, A.C. Dip-coating of 8YSZ nanopowder
for SOFC applicationsCeramics International 37 (2011) 2869–2877.
[4] BARSOUKOV, E. MACDONALD, J.R. Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and
Applications. 2th Edition. Wiley-Interscience. 2005.
REFORMA A VAPOR DE ETANOL SOBRE CATALISADORES CU-K2O/MXOY–NB2O5 (M=CE, LA E
AL): INFLUÊNCIA DO SUPORTE NA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO.
Autor: Juliana Friedrich
CNPq
151671/2010-9
[email protected]
Orientador: Roberta Carolina
Pelissari Rizzo Domingues
[email protected]
Área de conhecimento: Engenharia Química 3.06.00.00-6; Tecnologia Química 3.06.03.00-5;
Reatores Químicos 3.06.02.01-7.
Palavras-chave: Reforma de etanol; Catalisadores Cu-K2O/MxOy-Nb2O5; Produção de hidrogênio.
INTRODUÇÃO
A busca e desenvolvimento de fontes alternativas de geração de energia elétrica motivam os
estudos que envolvem as células a combustível, devido a sua capacidade de gerar energia limpa e
renovável.
O hidrogênio é o principal combustível utilizado nas células, pois é renovável, atóxico, além
de não degradar a camada de ozônio. É produzido por inúmeros processos, como reações de
reforma de hidrocarbonetos e álcoois ou eletrólise de água. A reforma de vapor de metano é o
principal método utilizado para a produção de hidrogênio, porém, matérias-primas como etanol estão
sendo estudadas, visando melhorias ambientais e econômicas.
OBJETIVOS
Foram sintetizados catalisadores Cu-K2O/MxOy–Nb2O5 (M=Ce, La e Al), estudando o
comportamento catalítico através de caracterizações físico-químicas. Avaliou-se o desempenho do
catalisador sintetizado Cu-K2O/CeO2-Nb2O5, com base na conversão e seletividade em uma reação
de reforma de etanol.
METODOLOGIA
Primeiramente o suporte pentóxido de nióbio foi preparado partindo-se do ácido nióbico
cedido pela CBMM, seguindo tratamento proposto por Fernandes-Machado (1995). Após esta etapa,
foram preparados os catalisadores Cu-K2O/MxOy–Nb2O5 (M=Ce, La e Al) pelo método de
impregnação úmida (sucessiva, no caso do catalisador CKLN), sendo os metais Cu e K impregnados
simultaneamente. Após secagem em evaporador rotatório os precursores foram aglomerados,
calcinados a 500°C por 5 horas - 6 horas para o catalisador CKLN - triturados e peneirados,
chegando-se a um tamanho médio de partículas de 0,7 mm.
Os catalisadores foram analisados por técnicas de caracterizações físico-químicas. Foi
realizado estudo do desempenho catalítico do catalisador CKCN em um reator diferencial com massa
de catalisador igual a 3,5g. A reação ocorreu a 300°C com razão molar etanol: água de 1:10. A cada
25 minutos era injetado o produto gasoso no cromatógrafo, assim como o produto líquido coletado.
Na Tabela 1 são apresentados os catalisadores sintetizados:
Tabela 2 - Relação dos catalisadores sintetizados.
Catalisador
Nomenclatura
Composição em massa (%)
Cu-K2O/Nb2O5
CKN
5Cu – 2K2O/93Nb2O5
Cu-K2O/Al2O3-Nb2O5
CKAN
5Cu - 2K2O/46,5Al2O3 - 46,5Nb2O5
Cu-K2O/La2O3-Nb2O5
CKLN
5Cu - 2K2O/46,5La2O3 - 46,5Nb2O5
Cu-K2O/CeO2-Nb2O5
CKCN
5Cu - 2K2O/46,5Al2O3 - 46,5Nb2O5
RESULTADOS
A espectrofotometria de absorção atômica apresentou resultados satisfatórios quanto à
incorporação dos componentes, pois foram obtidos teores de metais próximos aos valores nominais.
Pela análise textural, utilizando o método B.E.T, observou-se que os catalisadores não apresentam
microporos. A incorporação do Al2O3 ao catalisador CKN resultou num grande aumento da área
superficial e volume de poros, com diminuição do diâmetro médio dos poros. Já a incorporação de
La2O3 e CeO2 provocou uma diminuição na área superficial e demais parâmetros, exceto quanto ao
diâmetro médio de poros do catalisador CKCN que permaneceu quase inalterado. Os resultados da
Dessorção a Temperatura Programada de Amônia estão apresentados na Tabela 2:
Tabela 3 - Acidez dos catalisadores em mmol NH3/g de catalisador.
Acidez
Acidez do
Acidez do
1° Máximo de
2° Máximo de
Total
1º pico
2º pico
Temperatura (°C)
Temperatura (°C)
CKN
0,147
-
-
303,9
-
CKAN
0,227
-
-
258,4
-
CKCN
0,035
0,033
0,002
227,6
471,6
CKLN
0,042
0,012
0,030
223,0
402,2
Nb2O5
0,0938
-
-
241,3
-
Catalisador
Observa-se que a adição de La2O3 e CeO2 diminuiu a acidez dos catalisadores quando
comparados ao CKN, porém, a incorporação de Al2O3 fez a acidez aumentar devido suas
características ácidas. Os catalisadores CKCN e CKLN apresentaram sítios de maior força ácida, pois
maior foi o máximo de temperatura de dessorção de NH3. Além disso, apresentaram dois máximos
de temperatura, demonstrando que nestes materiais existem dois tipos de sítios ácidos. O Nb2O5
utilizado por Alonso et al. (2009) apresentou acidez diferente, mostrando que a matéria-prima e modo
de preparo influenciam diretamente nas características catalíticas.
A microscopia eletrônica de varredura (MEV) em ampliações de 5000 vezes está
representada na Figura 1:
Figura 11 – Análise de MEV para os catalisadores: (a) CKAN; (b) CKLN; (c) CKCN e (d) CKN.
Os catalisadores apresentaram morfologia característica de material óxido, não reduzido, em
forma de pó. A análise indicou que o catalisador CKAN possui uma estrutura mais definida e o CKLN
uma maior uniformidade da superfície, com grãos menores.
Os produtos gasosos da reação foram basicamente CH4 e H2, com traços de CO, CO2,
etano e eteno. A análise do produto líquido indicou que a reação produziu pouco acetaldeído, sendo o
produto líquido composto em sua maior parte de água e etanol que não reagiram. As composições
molares dos componentes do produto líquido permaneceram praticamente constantes ao longo da
reação. Na Figura 2 são apresentados os resultados de seletividade dos produtos gasosos pelo
tempo de reação e a conversão de etanol para o catalisador CKCN:
Figura 12 – (a) Seletividade dos produtos gasosos; (b) Conversão do etanol ao longo da
reação.
Pode-se observar que a reação apresentou alta seletividade em relação ao CH4 e baixa
seletividade para H2 e demais produtos. Na análise de conversão de etanol, os produtos 3 e 4 foram
desconsiderados pois apresentaram conversão negativa, mostrando que durante a reação ocorreu
acúmulo de reagente/produto no sistema reacional. Nos demais pontos, podemos observar uma
queda muito significativa na conversão já na segunda amostra de produto, permanecendo baixa ao
longo da reação, indicando que o catalisador CKCN não apresentou bom desempenho catalítico para
a produção de H2 na reforma de etanol. Isto se torna mais evidente quando comparamos aos
resultados obtidos por Rizzo-Domingues (2007) para o catalisador Cu-K2O/Nb2O5 (CKNlc), o qual
resultou em uma reação com alta produção de hidrogênio e conversão de etanol, evidenciando que a
incorporação do óxido de cério ao suporte de nióbio não foi favorável.
CONCLUSÕES
As caracterizações físico-químicas possibilitaram um maior conhecimento dos catalisadores
sintetizados, com base na estrutura, morfologia, composição e força ácida, ressaltando que o estudo
das matérias-primas, método de preparo e condições operacionais são fundamentais, pois exercem
grande influência nas características de cada catalisador desenvolvido.
Busca-se obter um material catalítico que gere uma alta conversão de etanol e produção de
H2 através da reforma de vapor de etanol, porém, o catalisador CKCN testado não foi ideal para a
reação de reforma de etanol para a produção de H2.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico, a Universidade Federal do Paraná e ao LACTEC, pelo apoio
financeiro, acadêmico e de infraestrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e
desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
1) FERNANDES-MACHADO, Nádia R. C., Estudo da Interação de Cobre com os Suportes ZnO,
TiO2 e Nb2O5 e Efeitos Sobre a Reforma do metanol. Tese de Doutorado, COPPE, Universidade
Federal do Rio de Janeiro, 1995.
2) ALONSO, Christian G.; FURTADO, Andréia C.; CANTÃO, Maurício P.; SANTOS, Onélia A.A. dos;
FERNANDES-MACHADO, Nádia R. C. Reactions over Cu/Nb2O5 catalysts promoted with Pd and Ru
during hydrogen production from ethanol. International Journal of Hydrogen Energy, xxx (2009) 1–9.
3) RIZZO-DOMINGUES, Roberta C. P., Avaliação de Catalisadores e da Cinética da Reação de
Produção de Hidrogênio a Partir de Reações entre Etanol e Água. Tese de Doutorado, PEQ,
Universidade Estadual de Maringá, 2007.
ISOLAMENTO E IDENTIFICAÇÃO DE FUNGOS ASSOCIADOS À BIOCORROSÃO EM USINAS
HIDROELÉTRICAS
Autor: Juliana Kobylanski Jantalia
CNPq
106910/20116
Orientador:
Berton
Endereço
Departamento: DPTM/DVMI
Marcos
Antonio
Coelho
Eletrônico:
[email protected]
Área de conhecimento: Eletroquímica 1.06.03.02–6; Microbiologia 2.12.02.00-1
Palavras-chave: corrosão microbiológica, biofilme, fungos, espectroscopia
INTRODUÇÃO
Usinas hidrelétricas constituem 76% da matriz energética brasileira (ANEEL, 2010). Um dos
grandes problemas enfrentados por Centrais Geradoras Hidrelétricas é a formação de biofilmes sobre
a superfície de metais submersos e em contato com a água do reservatório.
Biofilme pode ser descrito como uma comunidade de micro-organismos associados e
firmemente fixados à superfícies através de uma matriz polimérica extracelular, que é permeada por
canais de água que permitem o intercâmbio eficiente de biomassa entre a população e o meio
ambiente (Hall-Stoodley, L. et al., 2004).
O isolamento e a identificação de micro-organismos envolvidos na biocorrosão de metais
constituem importantes ferramentas para o entendimento do processo. Porém, a taxonomia de fungos
por metodologia convencional nem sempre permite a identificação ao nível de espécie, sendo o uso
de marcadores moleculares uma alternativa. Contudo, por vezes, as técnicas moleculares, como o
sequenciamento de DNA, demandam recursos e tempo. A espectrometria no infravermelho surge
como uma metodologia interessante, pois além de mais rápida que a identificação molecular,
apresenta custos mais baixos.
OBJETIVOS
Este trabalho teve como principal objetivo a caracterização dos fungos envolvidos na
formação de biofilmes na superfície de corpos de prova metálicos instalados na Usina Hidrelétrica de
Tucuruí-PA. Assim possibilitando a construção de uma base de dados baseada em espectros obtidos
a partir da espectrocopia para facilitar a identificação de futuras amostras.
MÉTODOS
O material biológico utilizado para estudo é proveviente de corpos de prova de diferentes
metais, aço inox e aço carbono. se encontram em caixas acrílicas instaladas na Usina Hidrelétrica de
Tucuruí-PA.
A fim de fazer o isolamento dos fungos, primeiramente a superfície de cada corpo de prova foi
raspada e seu conteúdo depositado em frascos Erlenmeyer contendo 60mL de solução salina 0,85%.
Uma aliquota de 100μL da solução de cada corpo de prova foi inoculada, com auxílio de uma alçaa
de Drigalski, em triplicata em placas de Petri em três meios de cultivos diferentes, Trypticase Soy
Agar (TSA), Agar Batata Dextrose (BDA) e Agar de McConkey. As placas foram entao incubadas por
7 dias a 28ºC.
Os fungos, previamente isolados, foram cultivados por 4 dias a aproximadamente 28ºC em
tubos de ensaio contendo 15 mL de meio Sabouraud. Os tubos foram mantidos na estufa inclinados
com o objetivo de aumentar a superficie de meio em contato com o ar e obter maior quantidade de
micélio. Após o crescimento dos micélios, esses foram armazenados em fracos de vidro para serem
desidratados através do processo de liofilização. Em seguida, foram congelados com acréscimo de
nitrogênio líquido e macerados com o auxílio de um pistilo em um graal de porcelana até a obtenção
de um pó bem fino e armazenados em tubos a 4ºC até a sua utilização.
Os espectros no infravermelho foram capturados com o espectrômetro Biorad, realizando 16
scans na faixa de número de onda de 7500 a 400 cm-1, e resolução de 2 cm-1, com tres repeticoes.
As amostras em pó eram depositadas em um suporte de aço e este era colocado no acessório DR
acoplado ao espectrômetro. Os espectros resultantes do
DR foram analisados no software The
Unscrambler v.9.1 (CAMO PROCESS, 2004) .
RESULTADOS
A contagem de fungos foi feita em triplicata e foram obtidos, fazendo a média entre as
replicatas, 23, 30, 13 e 27 fungos para os respectivos CP’s: AC06, AC13, AX21, AX46. Considerando
o fator de diluição, foram preparados 200 mL de salina e utilizados 100µL desta e a área dos corpos
de prova (0,0025m2), calculou-se as unidade formadoras de colônia dispostas na tabela abaixo.
Primeira coleta (01/03/2011)
Corpo de prova
UFC/m2
AC06
1,04x107
AC13*
2,19x107
AX21
1,84x107
AX46*
2,40x107
Unidades formadoras de colonias calculadas para cada corpo de prova recolhido na primeira
coleta.
(*) Corpos de prova que passaram pelo tratamento com cloro.
Vinte isolados fúngicos diferentes foram obtidos e identificados ao nível de gênero por macro
e micromorfologia, dentre eles, 15 Penicillium sp., 2 Paecilomyces sp., 1 Aspergillus sp., 1
Acremonium sp. e 1 Blastomyces sp. Abaixo seguem imagem de alguns dos isolados fúngicos e
tabela com a identifiçao individual dos fungos.
Imagem feitas pela por microscopio optico 100x de alguns dos fungos isolados. Da esq. para
dir. Aspergillus sp., Penicillium sp. e Paecilomyces sp..
Segunda Coleta (30/05/2011)
Os corpos de prova de aço carbono AC15, AC45 e AC48 obtiveram, respectivamente, uma
média na contagem de fungos de 1,8, 1,8 e 3 colônias. O aço inox apresentou uma média de 1,5
colônias por placa inoculada.
Corpo de prova
UFC/m2
AC15
1,44x106
AC45
1,44x106
AX48*
2,40x106
AX44*
1,20x106
Unidades formadoras de colonias calculadas para cada corpo de prova recolhido na segunda
coleta.
(*) Corpos de prova que passaram pelo tratamento com cloro.
Foi possível isolar vinto e cinco diferentes fungos e, a partir da macro e micromorfologia,
identificar 6 aspegilllus sp., 5 Penicillium sp., 1 Acremonium sp., 2 Paecilomyces sp., 1 Cladosporium
sp., 1 Phoma sp.
Imagens feitas pela por microscopio optico 100x de alguns dos fungos isolados. Da esq. para
dir. Aspergillus sp., Penicillium sp. e Paecilomyces sp..
Após a obtenção dos espectros de cada amostra de fungo, os dados passaram por alguns
tratamentos para diminuir ruídos e melhorar a análise dos espectros, sendo eles a derivada 1º com 11
pontos de alisamento (smoothing) e regressão por mínimos quadrados parciais ( PLS - partial least
squares) que foi utilizada neste caso, pois é muito útil para predizer um conjunto de variáveis
dependentes ( eixo y, espécie do fungo) com um grande número de variáveis independentes ( eixo x,
as bandas dentro de um espectro) (ABDI, 2003). O resultado dos seguintes tratamentos ainda não é
conclusivo, porque a caracterização molecular dos isolados fúngicos ainda está em andamento.
CONCLUSÃO
A partir dos estudos realizados foi possível identificar os principais gêneros dos fungos
presentes em biofilmes de ligas metálicas expostas da Usina Hidrelétrica de Tucuruí. E dar início a
construção da base de dados com os espectros já obtidos.
AGRADECIMENTOS
Tecnológico e Inovação, espectrômetro, às professoras Ida Chapaval Pimentel e Patrícia do Rocio
Dalzoto, ao doutorando Paulo Roberto Dantas Marangoni e ao LACTEC, pelo apoio financeiro,
acadêmico e de infra-estrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ABDI, H. Partial Least Squares (PLS) Regression. In LEWIS-BECK M.; BRYMAN, A.; FUTING T.
Encyclopedia of Social Sciences Research Methods. Thousand Oaks, 2003.
ANEEL. Agência Nacional de Energia Elétrica. 2009. www.aneel.gov.br (acesso em julho de 2010).
Hall-Stoodley L, Costerton JW, Stoodley P (
infectious diseases. Nat. Rev. Microbiol., 2004.
Bacterial biofilms: from the natural environment to
PREPARAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE ELETRÓLITOS SÓLIDOS PROTÔNICOS PARA A UTILIZAÇÃO
EM CÉLULAS A COMBUSTÍVEL DE ÓXIDO SÓLIDO
Autor: Kassia dos Santos
CNPq
129315/20109
Orientador:
Berton
Endereço
Marcos
Antonio
Coelho
Eletrônico:
[email protected]
Área de conhecimento: Eletroquímica: 1.06.03.02-6 Cerâmicos: 3.03.05.02-0
Palavras-chave: eletrólito sólido, condutor protônico, célula a combustível.
Introdução
Atualmente o eletrólito sólido utilizado nas SOFC é a zircônia estabilizada com ítria [1], pois
possui alta condutividade iônica (0,1 S/cm) a 1000ºC [1,2]. Porém, essa elevada temperatura de
operação acarreta alguns problemas, como a limitação de materiais possíveis de serem utilizados [3],
não podendo ser utilizadas ligas metálicas, o que reduziria o custo de um sistema de célula a
combustível de óxido sólido, além de possuírem baixo tempo de vida útil devido a degradação dos
materiais. Logo, fica evidente a necessidade de se desenvolver materiais que possam ser utilizados
como eletrólitos sólidos em temperaturas intermediárias ( 400 - 700ºC). Uma alternativa é a utilização de
um eletrólito sólido condutor protônico que, além de operar em temperaturas inferiores, também
apresenta a vantagem de gerar água como produto da reação.
Estudos sugerem que soluções sólidas entre BaCeO3 e BaZrO3 podem resultar em uma boa
condutividade protônica e boa estabilidade química. [4] Porém, BaCeO3 e BaZrO3 são materiais de
difícil densificação e sinterização[5], de acordo com a literatura as temperaturas de sinterização estão
entre 1700 – 1800ºC para se obter uma densidade relativa maior que 95%. A adição de pequenas
quantidades de agentes de sinterização (como o NiO2) pode reduz a temperatura de sinterização em
250-300ºC [6].
Objetivos
Este trabalho tem como objetivo a síntese e caracterização de eletrólitos funcionais, a base de
cerato de bário dopado, que possuam elevada condutividade protônica e que sejam capazes de operar
em temperaturas intermediárias (500-700ºC).
Metodologia
Os compostos foram obtidos pelo método dos precursores poliméricos.
Para a
obtenção das amostras desejadas foram preparadas duas soluções: uma solução de ácido cítrico e
etileno glicol (60:40% massa) e uma solução 0,1mol/L de nitratos com diferentes estequiometrias.
Neste caso dos respectivos sais: nitrato de bário - BaNO3, nitrato de cério hexahidratado Ce(NO3)4.6H2O, nitrato de ítrio hexahidratado - Y(NO3)3.6H2O, óxido nitrato de zircônio –
ZrO(NO3)2.x H2O, nitrato de níquel hexahidratado – Ni(NO3)2.6H2O.
A solução de acido cítrico – etileno glicol foi adicionada lentamente sobre a solução de
nitratos. Após a adição a temperatura foi aumentada para 110ºC, manteve-se a agitação, até que o
excesso de solvente fosse evaporado dando origem a uma resina sólida de coloração marrom. Essa
resina foi então acomodada em estufa a 50°C por 24 horas, sendo depois calcinada a 400°C por 6
horas dando origem ao “puff”. O “puff” foi macerado em gral de ágata e depois calcinado a 1100°C
por 3 horas. Originando as respectivas amostras:
Tabela 4: Relação das amostras sintetizadas e suas respectivas fórmulas estequiometrias
Amostra
Fórmula estequiométrica
BCY
BaCe0,8Y0,2O2,9
BCYNi
BaCe0,8Y0,16Ni0,04O2,9
BCZ(0,4)YNi
BaCe0,4Zr0,4Y0,16Ni0,04O2,9
BCZ(0,5)YNi
BaCe0,3Zr0,5Y0,16Ni0,04O2,9
BCZ(0,6)YNi
BaCe0,2Zr0,6Y0,16Ni0,04O2,9
As amostras foram caracterizadas por difração de raios-X (DRX). A estabilidade química das
amostras em atmosfera de CO2 e vapor de água foi estudada por análise de difração de raios-X
antes e após fluxo do gás a 600 °C por 3 horas.
O pó (amostras calcinadas a 1100ºC) foi conformado em amostras cilíndricas através do
processo de prensagem uniaxial. Para a sinterização foi utilizada a temperatura de 1550 °C por duas
horas, com rampa de aquecimento de 5°C/min., com subseqüente resfriamento até temperatura de
aproximadamente 50 °C. A sinterização das amostras foram confirmadas por análises de microscopia
eletrônica de varredura (MEV).
Resultados
Os difratogramas confirmam a baixa estabilidade do BaCeO3 [7] após permanecer em
atmosfera de CO2 a 600°C por 3 horas. E Através dessa análise foi possível verificar o aumento da
estabilidade química da amostra com a introdução de Zr, uma vez que, os picos referentes ao BaCO3
tiveram suas intensidades diminuídas e os picos correspondentes ao CeO2 não apareceram nos
difratogramas das amostras com Zr.(Figura 1)
BCYNi-CO2
BCY
BCZ(0,4)YNi-CO2
10
20
30
40
50
60
70
80
*
** *
*
20
100
* BaCO3
*
10
90
BCY - CO2
30
40
50
BCZ(0,6)YNi-C02
Intensidade (u.a.)
Intensidade (u.a.)
BCZ(0,5)YNi-CO2
* CeO2
*
60
70
80
90
100
20
30
40
50
60
70
80
90
2θ (grau)
2θ (grau)
(a)
(b)
Figura 1: DRX da amostra BCY antes e depois de ser exposta a um fluxo continuo de CO2
por um período de 3 horas a 600°C (a), DRX das amostras com diferentes quantidades de Zr após
serem expostas a um fluxo contínuo de CO2 por 3 horas a 600°C.
A sinterização da amostra foi confirmada com o aparecimento de grãos e contornos de grãos
(Figura 2)..
(a)
(b)
Figura 2: MEV das amostras (a) BCZ(0,4)YNi, (b) BCZ(O,6)YNi sinterizadas a 1550°C por 2
horas com uma rampa de aquecimento de 5°C/min.
Conclusões
Os resultados obtidos através da técnica de DRX confirmam a introdução do zircônio no sítio do
cério, uma vez que os difratogramas das amostras dopadas com zircônia apresentam um deslocamento
dos picos do BaCeO3 para ângulos maiores, devido a diferença dos raios iônicos do Ce4+ e do Zr4+.
Os resultados sugerem o aumento da estabilidade química do eletrólito com a dopagem com
zircônia.
A sinterização das amostras foi obtida com a queima a 1550°C por 2 horas. Esse resultado foi
possível devido a utilização de níquel como agente de sinterização. As micrografias indicam que a
quantidade de Zr pode ser um fator determinante para o controle de tamanho do grão, uma vez que,
o aumento na quantidade de Zr leva a uma diminuição no tamanho do grão.
Agradecimentos
PIBITI/CNPq e LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infra-estrutura para a
Referências
[1] Yamamoto, Osamu. Solid oxide fuel cells: fundamental aspects and prospects. Electrochemical Acta,
v.45, p. 2423-2435, 2000.
[2] Fergus, J. W. Electrolytes for solid oxide fuel cells. Journal of Power Sources, v. 162, p. 30-40, 2006.
[3] Matsumoto, H.; Kawasaki, Y.; Ito, N.; Enoki, M.; Ishihsra, T. Relatio between electrical conductivity
and chemical stability of BaCeO3-based proton conductors with different trivalent dopants.
Electrochemical and Solid-State Letters, v. 10(4), p. B77-B80, 2007.
[4] Katahira, K.; Iwahara, H. et al. Protonic conduction in Zr-substituted BaCeO3. Solid State Ionics, v.
138, p. 91-98, 2000.
[5] Zhong, Z. Stability and conductivity study of the BaCe0,9-xZrxY0,1O2,9 systems. Solid State Ionics, v.
178, p. 213-220, 2007.
[6]Gorbova, E. et al. Influence of Cu on the properties of gadolinium-doped barium cerate. Journal of
Powder Sources, v. 181, p. 292-296, 2008.
[7] Fabbri, E. et al. Tailoring the chemical stability of Ba(Ce0,8-xZrx)Y0,2O3-δ protonic conductors for
Intermediate Temperature Solid Oxide Fuel Cells (IT-SOFCs). Solid State Ionics, v. 179, p. 558-564,
2008.
INSTRUMENTAÇÃO DE EQUIPAMENTOS PARA ENSAIOS GEOTÉCNICOS AVANÇADOS.
Autor: Laísa Berno Benetti
Orientador:
Bolsista
CNPq
PIBITI/CNPq
-
LACTEC
–
Rodrigo
da
Silveira
2010/2011
Endereço
149440/2010-3
Moraes
Endereço
Eletrônico:
Eletrônico:
[email protected]
[email protected]
Área de conhecimento: Geotecnia 3.01.00.00-2
Palavras-chave: LabVIEW,Prova de carga
RESUMO ESTENDIDO
Introdução
A automatização do sistema de aquisição de dados é essencial quando se almeja apresentar
dados ao observador de maneira prática e com alta precisão. O monitoramento, ou controle,
interpretação e registro de dados automatizado elimina variações induzidas pelo operador no
processo de coleta e reduz erros na transcrição destes assim, a qualidade dos dados recai apenas
sobre os equipamentos utilizados para sua aquisição. O conjunto de dados adquiridos é detalhado,
resultado da maior taxa de leitura proporcionada pela instrumentação, dados estes que são
interpretado de maneira padronizada e organizados de forma clara, excluindo a utilização de
anotações de campo e planilhas no Excel como forma de monitoramento de dados.
Com estes objetivos foi desenvolvido um programa para automatização do ensaio de prova
de carga direta sobre terreno de fundação utilizando a linguagem de programação gráfica LabVIEW
que permite adquirir, visualizar e registrar dados em tempo real, e em simultâneo processá-los,
através da programação da rotina de interpretações que o ensaio exige.
Objetivos
Instrumentar o ensaio de Prova de carga sobre terreno de fundação NBR6489 (DEZ1984)
utilizando a linguagem de programação gráfica LabVIEW.
Metodologia
• Ensaio de Prova de carga sobre terreno de fundação NBR6489
O ensaio de prova de carga ‘in situ’ sobre o elemento de fundação permite determinar a
grandeza da carga capaz de provocar a deformação excessiva ou ruptura do solo sobre terreno de
fundação, além de fornecer dados importantes com relação à interação e ao comportamento soloestrutura de fundação.
O ensaio é realizado aplicando carregamentos, através de um macaco hidráulico munido de
bomba e manômetro reagindo contra uma carga de reação, sobre uma placa rígida colocada no
fundo de um poço com dimensões proporcionais as da futura fundação, essa placa distribuirá as
tensões sobre o solo.
A prova de carga é realizada em estágios de carregamento de no máximo 20% da taxa
admissível esperada do terreno, as deformações causadas no solo são medidas por extensômetros
colocados em diferentes pontos da placa. As leituras são realizadas logo após a aplicação da carga e
em intervalos de tempo sucessivamente dobrados (1,2,4, 8, 15 minutos, etc.).
Os estágios de carregamento avançam se houver estabilização, isto é, quando o recalque
entre duas leituras sucessivas for de no máximo 5% do recalque total até aquele intervalo de tempo.
Segundo a NBR6489 (DEZ 1984) “o ensaio deve ser levado até pelo menos observar-se um
recalque total de 25mm ou até atingir-se o dobro da taxa admitida do solo” , alcançada a carga
máxima deve-se monitorar os recalques por pelo menos 12 horas.
O descarregamento também será realizado em estágios sucessivos de descarga que não
deve ser superior a 25% da carga total. As leituras e a verificação de estabilidade devem ser
realizadas de maneira igual ao carregamento.
Os dados do ensaio são inseridos em um gráfico tensão versus deformação, analisando a
curva característica formada obtém-se informações acerca da resistência e da deformabilidade do
solo.
• Software
A linguagem de programação Labview foi utilizada para gestão dos dados de acordo com a
NBR6489 (DEZ 1984).
Uma célula de carga foi utilizada para o monitoramento da carga aplicada à placa e
extensômetros foram utilizados para verificação do recalque do solo. Esses sensores transformam
fenômenos físicos em sinais elétricos fornecidos à placa de aquisição de dados, os dados são lidos
no computador e podem ser trabalhados no software desenvolvido.
O software é constituído por duas interfaces, a interface de interação com o usuário, chamada
de Painel Frontal e a interface de programação, chamada de Diagrama de Bloco.
O Painel Frontal é montado com controles, que são terminais interativos de entrada de dados,
e indicadores, terminais interativos de saída de dados do software. Nele o usuário pode visualizar o
valor do recalque e da carga acusados pelos extensômetros e pela célula de carga, respectivamente.
Também apresenta um campo de controle do tempo e indicadores contendo dados necessários a
verificação de estabilização do recalque do solo nos intervalos de tempo previstos em norma.
No diagrama de bloco o fluxo de dados (Figura 01) foi programado utilizando os terminais dos
controles e indicadores do painel frontal, representações gráficas de funções, estruturas de controle
de processo, como estruturas condicionais, seqüenciais, de repetição e ligações que transferem
dados entre os objetos.
Figura 01: Fluxograma de gestão de dados.
Resultado
O software desenvolvido foi testado em laboratório, através do monitoramento de uma prova
de carga realizada utilizando uma prensa que se deslocava simulando o recalque do solo.
Verificado seu desempenho satisfatório o software foi utilizado em provas de carga realizadas
em subestações da COPEL para estudos de interesse dessa instituição.
Conclusão
Com a realização de ensaios utilizando o software, observou-se a facilidade de sua operação
e a qualidade dos dados adquiridos.
Com uma interface com o usuário simples, o software exibe claramente os dados e as
ferramentas de interação com o usuário são de fácil interpretação e controle. Por ser um sistema
aberto pode ser reconfigurado, por exemplo, nos campos de calibração dos instrumentos.
O armazenamento de dados, gravados automaticamente em uma planilha, eliminou erros
provenientes da coleta de dados convencional, como anotações incorretas e perdas de dados. A
aquisição automática dos dados também eliminou parte da mão de obra, pois após a montagem dos
equipamentos, necessita-se apenas aplicar a carga e acompanhar o monitoramento de dados no
software.
Pelas razões anteriormente apontadas a instrumentação desse ensaio geotécnico mostra-se
eficiente no que se propõem e vantajosa em relação ao procedimento tradicional de realizá-lo.
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao PIBITI/CNPq e ao LACTEC pelo infra-estrutura proporcionada para o
desenvolvimento deste projeto.
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEORA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6489: Prova de carga direta sobre
terreno de fundação.Rio de Janeiro, 1984.
NATIONAL INSTRUMENTS CORPORATION, Manual de Treinamento do LabVIEW Básico I,v. 6.0,
out. 2000.
TRAVIS; Jeffrey; KRING, Jim. LabVIEW For Everyone. 3. ed. Upper Saddle River: Prentice Hall,
2007. 981 p.
National Instruments. http://www.ni.com/labview < acesso em 02/02/2011>
PATOLOGIAS EM ESTRUTURAS DE CONCRETO/ ATAQUE POR PERCOLAÇÃO DE ÁGUA EM
ESTRUTURAS TIPO CCR: ESTUDO DE CASO NA USINA SANTA CLARA COM EXTENSÃO PARA
JORDÃO E CAXIAS
Autor: LARISSA MILDEMBERGER
Orientador:
CNPq
PORTELLA
129289/2010-8
Endereço
KLEBER
FRANKE
Eletrônico:
[email protected]
Palavras-chave: Barragem, CCR, percolação de água
A UHE Santa Clara localizada no Rio Jordão, na bacia do Rio Iguaçu, Estado do Paraná, foi
inaugurada em 2005 e em conjunto com a UHE Fundão, forma o Complexo Energético Jordão. A
usina em estudo possui um corpo de barragem de 67m de altura máxima, potência de 120MW e
destaca-se por ter sua barragem do tipo gravidade em CCR. Este possui consistência e
trabalhabilidade tal que permite a compactação com rolos compressores, sendo economicamente
mais vantajoso quando comparado ao concreto convencional. [1]
Em estruturas de concreto compactado a rolo (CCR) a compacidade está normalmente
limitada ao baixo teor de cimento utilizado, à utilização de agregados de grande granulometria e ao
uso de rolos vibratórios para o adensamento. A impermeabilização da barragem de CCR fica a cargo
da parede vertical em CCV, com uso de maior quantidade de cimento e de tratamentos superficiais
realizados antes do enchimento do reservatório. [2]
A agressividade da água aumenta quando ela infiltra por efeito de pressão no concreto. Em
determinadas construções, a infiltração diminui progressivamente, até cessar. A lixiviação dos
componentes do concreto pela ação da água se produz rapidamente a princípio e logo com
velocidade progressivamente menor. À medida que há uma redução de cal hidratada por lixiviação,
destroem-se as restantes combinações hidratadas, que só são estáveis numa solução de hidróxido
de cálcio e com pH elevado. A lixiviação do hidróxido de cálcio do concreto endurecido conduz à
destruição lenta dos compostos hidratados restantes como os silicatos, aluminatos e ferroaluminatos
hidratados. Como consequência, o concreto perde sua resistência mecânica devido a um fenômeno
químico. [2]
Tendo em vista a manutenção do corpo de barragem da UHE Santa Clara, os principais
objetivos deste trabalho são: estudar o efeito da percolação de água em corpos de barragem do tipo
gravidade em CCR através da qualificação e quantificação dos íons lixiviados e relacionar a perda
mássica anual da estrutura de barragem com a percolação de água, a fim de quantificar a
contribuição do CCR nessa perda.
Para a execução do ensaio, foram utilizados testemunhos extraídos durante visitas à usina.
O corpo de prova utilizado foi cortado para que pudesse ser inserido no interior de um cap de PVC
com 150mm de diâmetro, e a massa inicial do bloco foi medida. O conjunto da análise foi montado de
acordo com a Figura 1 e alíquotas de água percolada foram retidas do béquer assim que a água
chegava ao volume aproximado de 500mL, a condutividade foi medida e as amostras enviadas para
testes de Espectrofotometria de Absorção Atômica (Equipamento Perkin Elmer, modelo 4100) e para
Cromatografia Iônica de Alta Eficiência (Equipamento Marca Dionex 2010 I).
Figura 1 – Esquema de montagem do sistema para estudo.
A massa inicial do testemunho era 617,23g. Entre as alíquotas retiradas, apenas a 4ª alíquota
apresentou resquícios de concreto, sendo a massa dessa pequena amostra sólida de 0,0112g.
Os resultados obtidos para o teste de condutividade estão dispostos no gráfico da Figura 2.
Nele nota-se um aumento significativo assim que a primeira alíquota de água percolada foi recolhida
quando comparada a amostra “branco” (apenas água deionizada), em seguida os valores decrescem
progressivamente. Isso pode ser explicado pelo fato de que os íons mais solúveis presentes no
concreto serem lixiviados facilmente, aumentando a condutividade da primeira amostra.
Figura 2 – Condutividades das amostras recolhidas.
A análise cromatográfica mostrou que os íons sulfatos foram lixiviados no começo do estudo,
entretanto em nenhum momento a concentração de sulfato ultrapassou a quantidade máxima
admitida, 300mg/L.[3] Os íons cloreto estão presentes em maior quantidade na 3ª alíquota recolhida,
mas em concentrações inferiores às de sulfato. Os íons sulfato e cloreto presentes no concreto são
provenientes de agregados e aditivos misturados ao cimento. Na figura 3 encontram-se os gráficos
referentes aos íons sulfato e cloreto, respectivamente.
Figura 3 – Concentração de íons sulfato e cloreto, respectivamente.
Os resultados para o silício, proveniente da sílica adicionada ao cimento na forma de areia,
também foram significativos. Os resultados mostram de forma visivelmente crescente a concentração
de silício à medida que as alíquotas foram retiradas. A lixiviação do hidróxido de cálcio do concreto
endurecido conduz à destruição lenta dos compostos hidratados restantes como os silicatos,
aluminatos e ferroaluminatos hidratados.
A presença de alumínio e ferro não foi significativa, ficando próxima do limite de detecção do
equipamento. Talvez se o estudo se estendesse por mais algum tempo, os aluminatos e
ferroaluminatos hidratados também seriam destruídos, assim como o que ocorreu com os silicatos.
Outros íons foram analisados, como nitrato, nitrito, fosfato, magnésio, potássio e sódio, mas
nenhum se mostrou relevante como os citados anteriormente.
Como o estudo encontra-se em andamento, não foi possível quantificar a perda mássica total
do testemunho utilizado.
Levando em consideração este estudo, pode-se concluir que, por ser mais poroso que o
CCV, o CCR é percolado mais facilmente pela água, logo, não se recomenda que fique em contato
direto da água do reservatório da UHE Santa Clara. Além disso, indica-se a continuidade do projeto
para que se possa estudar com maiores detalhes o efeito que a água do reservatório tem sobre a
estrutura da barragem e qual a melhor forma de minimizar esta ação.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infraestrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento, ao Prof. Dr. Kleber Franke
Portella e à colaboração de Cesar Ricardo Hubsch e Albari Soares Mendes.
REFERÊNCIAS
[1] MILDEMBERGER, L. “Patologias em estruturas de concreto/Ataque por percolação de água em
estrutura tipo CCR: Estudo de caso na Usina Santa Clara com extensão para Jordão e Caxias”.
Relatório Anual. 2010.
[2] SANTI, M. R. de A., “Metodologia para avaliação da perda de massa em barragens de concreto
compactado com rolo (CCR)”. Dissertação de mestrado. Universidade Federal do Paraná. Curitiba,
PR. 2008.
[3] PETRUCCI, E. G. R., “Concreto de cimento Portland” – 12ª edição, São Paulo: Ed. Globo, 1993.
DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO MATEMÁTICO DE ANÁLISE DE RISCO DE BIOINVASÃO
AQUÁTICA POR L. FORTUNEI
Autor: Leon Fernando Miecoanski
CNPq
102083/2011-8
Orientador: Dra. Tânia Lúcia Graf de
Miranda
[email protected]
Departamento: DPRA – DVMA
Área de conhecimento: Ecologia Aplicada - 2.05.03.00-8
Palavras-chave: mexilhão-dourado, bioinvasão, Limnoperna fortunei, risco, modelagem.
RESUMO ESTENDIDO
INTRODUÇÃO
As invasões biológicas, ou seja, a introdução, estabelecimento e conseqüências negativas de
espécies ocorrendo em uma área fora de seu limite natural, historicamente conhecido, têm sido
reconhecidas como uma das ameaças mais sérias aos ecossistemas mundiais. A introdução de
espécies invasoras é considerada hoje, a segunda maior causa de declínio da biodiversidade, ficando
atrás apenas da destruição de habitats naturais (VITOUSEK et al, 1997; BASKIN, 2002).
O processo de bioinvasões pode causar danos sócio-econômicos e ambientais em
ecossistemas terrestres, lacustres, fluviais e marinhos. A introdução de espécies invasoras pode ser
acidental ou intencional, e os quatro principais meios de introdução são a aquicultura, a água de
lastro, incrustadas nos cascos de navios e com a criação de canais para conexões entre bacias e
oceanos (CARLTON, 1996; BRANCH & STEFFANI, 2004). A navegação marítima, por exemplo, já
resultou no translado de grande número de espécies de plantas e animais de um continente a outro
(DI CASTRI, 1989).
A introdução de mexilhão dourado (Limnoperna fortunei) na América do Sul é um exemplo de
bioinvasão ocasionada pelo transporte marítimo. Oriundo do sudeste asiático, o molusco bivalve se
adaptou ao meio, e suas populações têm crescido e se dispersado rapidamente desde sua introdução
em 1991 no estuário do rio da Prata, na Argentina (Darrigran & Darrigran, 2001).
Essa rápida dispersão se deve grande resistência deste molusco invasor a condições
ambientais, sua alta fecundidade, e pelos vetores de dispersão antrópicos, como esportes náuticos e
atividades recreativas. Portanto, se torna imprescindível o uso de medidas preventivas para impedir
que o molusco se disperse por toda bacia hidrográfica.
OBJETIVOS
Desenvolvimento de um modelo matemático de análise de risco de bioinvasão por
Limnoperna fortunei nas usinas hidrelétricas de Salto Osório, Salto Santiago, Itá e Machadinho, o
qual abrange a análise de riscos ambientais e dos vetores de dispersão de espécies invasoras.
Tendo como objetivos específicos:
• Análise das condições ambientais do entorno do reservatório, de cada usina hidrelétrica.
• Análise e discussão dos dados físico-químicos referentes à qualidade da água dos
reservatórios das respectivas usinas, com os limites de sobrevivência do L. fortunei.
• Caracterização dos vetores de dispersão do mexilhão dourado em cada usina.
METODOLOGIA
Os reservatórios em estudo situam-se na região sul brasileira, espaçados entre os estados do
Paraná Santa Catarina e Rio Grande do Sul. Apesar da proximidade, cada estado apresenta
características físicas, geográficas e biológicas específicas.
Os reservatórios de Salto Osório e Salto Santiago situam-se na região centro-sul do estado
do Paraná, no curso do rio Iguaçu. Já os reservatórios de Machadinho e Itá estão localizados sob o
rio Uruguai na divisa dos estados de Santa Catarina e Rio Grande do Sul. Juntos os reservatórios
somam uma área alagada de 702 km².
Para avaliação das condições ambientais dos reservatórios, foram analisados os parâmetros
físico-químicos e biológicos da água, os quais foram cedidos pela Tractebel Energia.
Os parâmetros utilizados para análise da qualidade da água dos reservatórios foram:
temperatura (°C), oxigênio dissolvido (mg/L), pH, turbidez (NTU) e material em suspensão (mg/L).
Sendo estas, variáveis limitantes a sobrevivência do mexilhão dourado e de grande importância para
a limnologia do reservatório.
As coletas foram realizadas em três estratos: superfície, meio e fundo. Desta maneira, em
cada ponto de coleta, existem três valores para cada parâmetro de qualidade de água. Para uma
análise mais generalizada foi utilizada a média aritmética simples destes três valores.
Para interpretação dos dados foi realizada uma análise descritiva e exploratória de cada
variável, utilizando métodos usuais de analises de dados de acordo com a metodologia proposta por
Bussab & Morettin (2005), com o intuito de resumir e caracterizar os dados, envolvendo: cálculos de
medidas estatísticas, histograma da variável resposta e diagrama de boxplot do atributo.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Com a análise estatística realizada, foram interpretados separadamente os resultados de
cada reservatório e em seguida comparados, com o intuito de identificar as divergências e
semelhanças da qualidade da água entre os reservatórios.
No reservatório da UHE Salto Osório os valores de material em suspensão apresentaram
maiores concentrações para o ponto de coleta situado sob a barragem, sendo que, os parâmetros
temperatura e oxigênio dissolvido, apresentaram comportamentos semelhantes entre os pontos de
coleta e com valores em média acima dos outros reservatórios.
Para o reservatório de Salto Santiago o ponto de coleta a jusante da barragem apresentou
valores de oxigênio dissolvido acima da média dos demais pontos e no ponto de coleta situado em
cavernoso os dados indicaram maiores concentrações dos parâmetros material em suspensão e
turbidez.
O reservatório de Itá apresentou poucos valores de temperatura abaixo de 15ºC, condição
limitante para o desenvolvimento larval do mexilhão dourado (DARRIGRAN, 2002). Para o parâmetro
oxigênio dissolvido os dados ficaram concentrados entre 6 e 8 mg/L, com poucos valores
encontrados abaixo de 2 mg/L.
Já no reservatório de Machadinho, o perfil de temperatura se manteve semelhante ao
encontrado em Itá e os valores de turbidez ficaram concentrados entre 0 e 20 NTU.
Analisando os dados da qualidade da água dos reservatórios, observa-se que existem poucas
variações dos parâmetros entre os pontos de coleta dentro do próprio reservatório, formando uma
espécie de perfil para cada usina hidrelétrica. Em todos os perfis existem valores extremos em cada
parâmetro e os dados ficam concentrados em uma faixa específica.
Comparando os limites de sobrevivência do mexilhão dourado apresentados por Darrigran
(2002) com os dados amostrados nas usinas, constata-se que todos os reservatórios apresentam
condições propícias à instalação do molusco bivalve. O reservatório de Machadinho apresenta
poucos valores de pH abaixo do limite de sobrevivência, assim como o reservatório de Itá. Existem
valores de oxigênio dissolvido menores que os limites exigidos para o mexilhão dourado, nos
reservatórios de Itá e Salto Santiago. No inverno e no outono a temperatura da água nos
reservatórios pode apresentar valores abaixo de 15ºC, o que indica baixo desenvolvimento larval,
sendo que em poucos dados a temperatura esteve próxima de 8ºC, garantindo a sobrevivência do
mexilhão adulto.
Apesar de existirem parâmetros abaixo dos limites de sobrevivência de L. fortunei, estes são
valores isolados da média dos reservatórios e não constituem uma ameaça ao desenvolvimento da
espécie.
CONCLUSÃO
Foi observado que todos os reservatórios em estudo apresentaram condições ambientais
favoráveis ao estabelecimento e desenvolvimento de Limnoperna fortunei, o que confirma a
preocupação em medidas preventivas contra a possível bioinvasão da espécie.
Devido à presença de mexilhão dourado na mesma bacia hidrográfica onde estão situados os
reservatórios e aos inúmeros vetores de dispersão possíveis como esportes náuticos, transporte de
iscas vivas e manejo de barcos entre reservatórios, este trabalho visou o desenvolvimento preliminar
do índice de vulnerabilidade ao mexilhão dourado (IVMD), contribuindo com o diagnóstico da
qualidade ambiental dos reservatórios.
AGRADECIMENTOS
O autor agradece ao PIBITI/CNPq, Programa Institucional de Bolsas de Iniciação em
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, à companhia Tractebel energia, aos pesquisadores Jair
Duarte e Otto Samuel Mäder Netto e ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infraestrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
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1856) (BIVALVIA, MYTILIDAE) in the State of São Paulo, Brazil. Brazilian Journal of Biology.v.
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TAXA DE DEGRADAÇÃO DE ESTRUTURAS METÁLICAS EM COBRE E ALUMÍNIO, EM FUNÇÃO DA
SALINIDADE NO SUDESTE DO BRASIL: ESTUDOS DE CASO NO LITORAL PAULISTA E EM
CAMPINAS, SP
Autor: Lucas Kominek Barrentin
CNPq
111280/20117
Orientador: Kleber FrankePortella
Endereço
Endereço
[email protected]
Eletrônico:
Eletrônico:
[email protected]
Área de conhecimento: Físico-química 1.06.03.00-0
Palavras-chave: taxa de degradação, materiais da rede de distribuição de ernegia, alumínio, cobre, taxa de
corrosão
RESUMO ESTENDIDO
INTRODUÇÃO
O avanço industrial do país é acompanhado por uma maior emissão de gases, vapores e
produtos químicos ao solo, ar e água, os quais são agressivos aos materiais de engenharia. Peças e
estruturas metálicas sofrem corrosão de forma acelerada, dependendo da proximidade das fontes
emissoras desses poluente, assim como das condições climatológicas do local: temperatura, umidade
relativa, precipitação, vento, etc. Logo, um estudo sobre a corrosão atmosférica de um local deve ser
acompanhado de seus dados meteorológicos [1,2].
No Brasil, segundo dados de 2006, o custo anual da corrosão foi de aproximadamente 40
bilhões de reais. Um outro aspecto importante a ser considerado sobre a corrosão esta relacionado
com a preservação das reservas minerais, devido a necessidade de produção adicional por conta da
reposição do que é deteriorado [3].
Nesta pesquisa foi proposto o estudo da região metropolitana de campinas e da Baixada
Santista do estado de São Paulo sobre a corrosão atmosférica do alumínio e do cobre, metais mais
utilzados em cabos de distribuição elétrica, a fim de classificar as regiões de acordo com a norma
NBR 14643/01[4].
OBJETIVO
Verificar o efeito regional da salinidade sobre os materiais metálicos de cobre e alumínio da
RD assim como estudar técnicas destrutivas de desempenho do cobre e alumínio, nas estações de
corrosividade atmosférica (ECAs). Para tanto, serão expostas placas metálicas de cobre e alumínio
em 6 estações de corrosão atmosférica instaladas na região de Campinas e litoral Santista ao longo
do tempo de exposição.
METODOLOGIA
Para o estudo da corrosivadade atmosférica, foram instaladas estações de corrosividade
atmosférica ECAs de acordo com a norma [6] em 6 locais escolhidos de acordo com o inventário de
problemas da CPFL. Cada local possui uma ECA, e são eles: Praia Grande (PGR), Cubatão (CBT),
Parisi (PRS), localizadas na região da Baixada Santista, e Taquaral (TQR), Tanquinho (TQN) e
Carioba (CRB), localizadas na região de Campinas. Os corpos de prova (CP’s) de alumínio, alumínio
naval e cobre, tratados de acordo com as normas [7] e [8], foram instalados no mesmo espaço
geográfico que as ECAs, assim como as velas coletoras de cloreto e sulfato.
A determinação do teor de cloretos e sulfatos existentes na atmosfera foram realizadas
conforme as normas [9] e [10] respectivamente. A concentraçãos de íons Cl- e SO42- foram obtidos
pro cromatografia de troca íonica. Para a determinaçao do grau de poluição, foi utilizado o método de
medida de severidade da poluição na isolação, denominado DDDG, no qual quatro calibradores de
poeira, cada um direcionado para um ponto cardeal, foram usados para coletar a poluição da
atmosfera, por intermédio dos materiais particulados.
A classificação da corrosividade atmosférica foi feita de acordo com a norma NBR 14643 da
ABNT [5]. Assim, a atmosfera é caracterizada em cinco categorias de corrosividade, variando de C1
(muito baixa) a C5 (muito alta).
RESULTADOS
A classificação de acordo com o tempo de superfície úmida e da taxa de poluentes na
atmosfera, de acordo com a norma [5] esta ilustrada na Tabela 1. e na Tabela 2 é feita a classificação
de acordo com a taxa de corrosão dos metais, conforme a norma [5].
Tabela 1 Agressividade ambiental e corrosividade das regiões de Campinas e Baixada
Santista quanto às médias anuais de Cl- (mg/m2.dia), (B); sulfatos (SO2 (mg/m2.dia)), (A); tempo de
superfície úmida médio, t, (h/ano); e da corrosividade, C, quanto aos metais alumínio e cobre [5].
Agressividade ambiental e corrosividade
ECA
SE TQR
t
A
B
(h/ano)
(mg/m2.dia)
(mg/m2.dia)
t4
A0
B0
Alumínio
Cobre
C3
C3
SE TNQ
t4
A0
B0
C3
C3
SE CBT
t4
A0
B0
C3
C3
SE PRS
t4
A1
B1
C3
C3
SE PGR
t4
A0
B1
C3
C3
SE CRB
t4
A0
B0
C3
C3
Tabela 2. Classificação de acordo com a taxa de corrosão do metal (g/m².ano)
Tempo de
Exposição
ECA's
(dias) dos
CP's
ECA
1
Taquaral
Taxa
Taxa
de
corrosão
corrosão
do
Classificação
alumínio
14,15
365
0,90
do
alumínio
Taxa
Classificação
naval
(g/m².ano)
252
de
de
corrosão
do
cobre
Classificação
(g/m².ano)
(g/m².ano)
0,84
C5
0,59
9,16
C3
7,83
C3
Taxa
Média
7,53
0,72
8,50
253
0,60
0,79
11,91
365
0,83
Anual
ECA
2
Tanquinho
C3
0,52
C3
10,73
C3
Taxa
Média
0,72
0,66
11,32
Anual
ECA
Carioba
6
254
0,69
C3
1,02
C3
16,19
C4
366
0,70
0,74
24,31
0,70
0,88
20,25
252
1,16
1,17
19,88
365
1,19
Taxa
Média
Anual
ECA
3
Cubatão
C3
0,88
C3
20,35
C4
Taxa
Média
1,18
1,03
20,12
253
0,94
1,04
18,37
365
1,07
Anual
ECA
4
Parisi
C3
0,81
C3
23,71
C4
Taxa
Média
1,01
0,93
21,04
254,
1,41
1,25
41,22
366
1,30
Anual
ECA
Praia
5
C3
0,97
C3
42,71
Grande
Taxa
Média
Anual
1,36
1,11
41,97
C5
CONCLUSÃO
Para as placas de alumínio e alumínio naval, as regiões de Parisi e Praia Grande foram as
mais agressivas, em relação as outras, no período de um ano. A classificação referente ao tempo de
superficie úmida e taxa de poluentes foi a mesma para as duas estações, C3, e a classificação
referente à taxa de corrosão dos metais foi, também, C3 para ambas estações. Pode-se observar
que, mesmo com um classificação idêntica, os CPs de alumínio naval apresentaram menores taxas
de corrosão em relação aos CPs de alumínio.
Para as placas de cobre, a região de Praia Grande foi mais agressiva, em relação as outras,
no período de um ano. A classificação de acordo com a taxa de corrosão do metal foi C5,
considerado uma agressividade muito alta. É possível que a alta taxa de cloretos na região seja o
principal agravante na taxa média de corrosão.
Para uma análise do comportamento desses metais na região de Campinas e da Baixada
Santista é necessário que o estudo continue, já que foram feitas apenas duas retiradas de CPs no
período de um ano, e a partir disso, analisar a taxa de corrosão dos metais após a formação de uma
camada passivadora mais estável.
AGRADECIMENTOS
Tecnológico e Inovação, Companhia Paulista de Força e Luz - CPFL e ao LACTEC, pelo apoio
financeiro, acadêmico e de infra-estrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e
desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
1. COELHO, J. F. P., “A nova ABRACO”. In: http://www.abraco.org.br. Acessado em 20 de Julho
2011.
2. GENTIL, V.; Corrosão. 4.a edição, Ed. LTC: Rio de Janeiro, 2003, 53 p.
4. DUTRA, A.C. NUNES, L.P. Proteção Catódica – Técnica de Combate a Corrosão. Rio de Janeiro:
Ed. Interciência, 4º edição, 2006. 262p
5. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 14643: corrosão atmosférica –
classificação da corrosividade de atmosferas. Rio de Janeiro, 2001, 11 p.
6. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6209: materiais metálicos não
revestidos – ensaio não acelerado de corrosão atmosférica. Rio de Janeiro, 1986, 5 p.
7. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6210: preparo, limpeza e avaliação
da taxa de corrosão de corpos de prova em ensaios de corrosão atmosférica. Rio de Janeiro, 1982,
16 p.
8. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM G 1-90: Preparing, Cleaning, and
Evaluating Corrosion Test Specimens. 1990, 7 p.
9. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6211: determinação de cloretos na
atmosfera pelo método da vela úmida. Rio de Janeiro, 2001, 6 p.
10. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6921: sulfatação total na atmosfera
– determinação da taxa pelo método da vela de dióxido de chumbo. Rio de Janeiro, 2002, 7 p.
GRADES DE CARBONO PARA BATERIAS DE CHUMBO-ÁCIDO
Autor: Luiza Adelita de Andrade
CNPq
10464/2011-8
Orientador: Patrício Rodolfo Impinnisi
Endereço
Eletrônico:
[email protected]
Área de conhecimento: Físico Química 1.06.03.00-0
Palavras-chave: Grafite, Carbono Vítreo, Chumbo-ácido, Baterias.
Introdução
As baterias chumbo-ácido representam um sistema simples, barato e confiável de
acumulador de energia, mas em contra partida elas tem baixa densidade de carga e extensa
utilização de chumbo, metal pesado, que representa um poluente de alta toxidade.
O interesse relacionado as questões ambientais é cada vez maior, motivando o
desenvolvimento de fontes de energias que agridam menos o meio ambiente, nesse contexto ideias
que visam diminuir a quantidade de chumbo empregado nas baterias substituindo-o por materiais
menos agressivos e mais leves.
Um dos principais desafios nesta área é a busca por materiais que suportem as condições do
sistema chumbo-ácido, sem perder a integridade estruturais nem as propriedades condutoras, assim,
o carbono (especialmente o carbono vítreo reticulado) se mostra uma alternativa muito interessante,
para substituir as grades de chumbo nas baterias chumbo-ácido.
Objetivos
Elaborar sistemas substituindo as grades de chumbo por grades de carbono e testá-los a fim
de estudar a aplicabilidade de grades de carbono, principalmente de carbono vítreo, em baterias
chumbo-ácido.
Metodologia
Primeiramente estudou-se como preparar os substratos de carbono a serem utilizados nas
grades. Especialmente de como montar o contato elétrico com a grade de carbono vítreo, pois a
mesma apresenta grande fragilidade, de forma que o contato através de uma haste soldada
diretamente ao material torna o sistema muito quebradiço. Optou-se por um contato elétrico feito
através de um suporte em L feito com folha de chumbo.
Feita a grade, esta foi empastada (com pasta contendo 89% de PbO, 10% de H2O e 1% de
lignossulfato), curada a 75ºC e 100% de umidade, em seguida passou pelo processo de solcking (no
qual o sistema fica em contato com uma solução de ácido sulfúrico de 2 mol/L por 6 horas), então foi
montada uma bateria utilizando a placa de carbono como negativa e uma grade de bateria comercial
como positiva, este novo sistema foi ligado a uma fonte para a passagem da corrente de formação
(que tem como objetivo a formação de chumbo metálico na placa negativa).
Depois de todo esse processo e da troca do ácido por um de concentração 4,6 mol/L, a
bateria esta pronta para ser testada para assim avaliar o seu comportamento durante a carga e a
descarga.
Resultado
A bateria já montada com placa negativa de carbono vítreo ainda esta sendo testada, mas até
o momento apresenta capacidade média de 137 mAh/g, o que se mostra um resultado relativamente
bom, já que nas baterias comerciais a capacidade média é de 140 mAh/g.
Conclusão
São necessários mais testes para avaliar a reprodutibilidade do que esta sendo realizado,
além de um melhoramento do sistema montado a fim de torná-lo confiável para a realização dos
demais testes e avaliações.
Mas os resultados obtidos até agora mostram que com a continuação dos trabalhos é
possível viabilizar a utilização do carbono vítreo como componente das baterias chumbo-ácido na
indústria.
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao Programa Institucional de Bolsas de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico
e Inovação, PIBITI/CNPq, pela oportunidade e por incentivar o crescimento e desenvolvimento dos
estudantes vinculados; ao LACTEC, por disponibilizar de sua estrutura para o desenvolvimento deste
projeto e por todo o apoio prestado; à Universidade Federal do Paraná por contribuir com a formação
de inúmeros cidadãos.
REFERÊNCIAS
Linden, D.; Reddy, T. B. Handbook Of Batteries 3rd Edition. McGraw-Hill, New York, 2002.
Czerwinsk A. and Zelazowska M. Electrochemical behavior of lead dioxide deposited on reticulated
vitreous carcon (RVC). J.P.Sources, 2007.
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foams as current collectors for lead acid batteries. J.P.Sources, 2006.
Gyenge E., Jung J. and Mahato B. Eletroplated reticulated vitreous carbon current collectors for lead
acid batteries: opportunities and challenges. J.P.Sources, 2003.
Estudo da corrosão e das propriedades de transporte de água em filmes de tintas para aplicação em Usinas
Hidrelétricas
Autor: Maísa Pabis
CNPq
104296/2011-9
Endereço
[email protected]
Eletrônico:
Orientador:
Marcos
Antonio
Coelho
Berton
Endereço
Eletrônico:
[email protected]
Área de conhecimento: Físico – Química 1.06.03.00-0
Palavras-chave: Tintas e proteção anticorrosivas.
INTRODUÇÃO
Tintas são basicamente filmes poliméricos aplicados sobre os mais variados substratos.
Antigamente elas eram utilizadas meramente por seu aspecto decorativo, hoje, no entanto, sabe-se
que as propriedades de uma tinta vão muito além disso, uma das mais importantes é a proteção
anticorrosiva.
A corrosão é a passagem do estado metálico para o iônico através da perda de elétrons,
causando a deterioração do material. Para que os efeitos da corrosão sejam minimizados empregamse tintas como as epóxis, que são formadas por polímeros produzidos pela reação de uma resina,
que contém o grupo epóxi ou também conhecido por grupo glicidila, com uma estrutura doadora de
prótons. Essa reação que ocorre durante a cura transforma uma estrutura polimérica linear em
estrutura polimérica tridimensional (FAZENDA, 2005).
A condução iônica em filmes poliméricos é um fator determinante no fenômeno da corrosão,
então o seu estudo torna-se muito importante, visto que através dela ocorre a conexão entre áreas
catódicas e anódicas da superfície metálica. Importante também é o estudo do transporte de água
nos filmes poliméricos, pois a proteção anticorrosiva de uma tinta é função de sua vida útil (RÚVOLO,
1986).
OBJETIVOS
Os principais objetivos deste trabalho são:
1. Estudar o transporte de água e íons em filmes livres de tintas, de quatro diferentes tintas:
tintas epóxi rica em zinco, epóxi com alcatrão de hulha, epóximastic e epóxi modificada de baixo
composto orgânico volátil (VOC);
2. Determinar o potencial de corrosão em função do tempo de exposição em filmes, das tintas
descritas, aplicados sobre substratos metálicos em contato com solução de NaCl (5%);
METODOLOGIA
A primeira tinta a ser estudada é a Interzone 954 da International Paint, uma tinta epóxi,
bicomponente, que apresenta elevado desempenho no combate a corrosão de substratos metálicos
expostos a ambientes com condições severas de agentes corrosivos. Os filmes com espessuras de
20, 25 e 30 mils foram curados a temperatura ambiente e então foram descolados apenas com a
utilização de um estilete e acondicionados em um dessecador com sílica.
As medidas de transporte de água foram realizadas em recipientes de alumínio, conhecidos
como copo de Payne. Na Figura 1 está apresentada uma fotografia do sistema experimental para
ensaio de transporte de água em filmes livres de tintas.
FIGURA 1 – Fotografia do arranjo experimental para determinação do transporte de água em
filmes livres de tinta.
Os sistemas foram montados utilizando-se água destilada no interior do copo de Payne,
gerando assim uma atividade igual a 1,0 (aw = 1,0). Cada conjunto foi pesado utilizando-se uma
balança com precisão de 0,1 mg. Na sequência os sistemas foram acondicionados em um
dessecador
contendo
pentóxido
de
fósforo
(P2O5),
tomando-se
o
cuidado
de
deixá-lo
hermeticamente fechado. Desta maneira mantém-se a atividade da água no interior do recipiente
igual a 1 e na superfície externa do filme igual a zero.
Foram também confeccionados corpos-de-prova de aço carbono SAE 1020 com dimensões
de 10 x 15 cm. Os corpos-de-provas foram pintados com as quatro tintas e serão posteriormente
utilizados para a realização dos ensaios de potencial de corrosão em função do tempo.
RESULTADOS
Inicialmente realizou-se a caracterização da tinta Interzone 954 através do ensaio de
infravermelho com transformada de Fourier. Nas Figura 2 e 3 estão apresentados os espectros de
infravermelho dos componentes A e B da tinta interzone 954. A partir da comparação dos espectros
obtidos com dados da literatura pode-se inferir que o componente A é basicamente formado por uma
resina epóxi e o componente B por poliaminas.
FIGURA 2 – Espectro de Infravermelho para o Componente A da tinta interzone 954.
FIGURA 3 – Espectro de Infravermelho para o Componente B da tinta interzone 954.
Na Tabela 1 está apresentada a faixa de comprimento de onda dos grupos funcionais
identificados nos espectros dos componentes A e B da tinta interzone 954 (SILVERNSTEIN, 1994).
TABELA 1 – Número de onda para cada grupo funcional
Grupo Funcional
Número de onda (cm-1)
C-O
1260 a 1000
C-H
3000 a 2840
C-N
1250 a 1020
Amina primária
3500 e 3400
Amina secundária
3350 a 3310
Amina secundária aromática
1515
Metila
2962 e 2872
Amostras
líquidas
de
aminas
primárias e secundárias
909 a 606
De acordo com os dados apresentados na Tabela 1 e observando os espectros obtidos para
os componentes A e B, mostrados nas Figuras 2 e 3 respectivamente, percebe-se que os picos
apresentados para cada amostra correspondem aos grupos funcionais encontrados em cada
componente, como mostrado na Figura 4.
FIGURA 4 – Representação da reação entre os grupos amina e epóxi formando a estrutura
tridimensional de uma tinta epóxi como a Interzone 954
CONCLUSÃO
A caracterização da tinta Interzone 954 confirmou a sua composição epóxi amina. Os ensaios
de transporte de água estão em andamento e quando finalizados seus dados serão analisados.
AGRADECIMENTOS
REFERÊNCIAS
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Edgard Blücher; 3ª Edição; São Paulo; 2005.
Tintas & Vernizes: ciência e tecnologia;
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(Doutorado) – DQFM, Universidade Federal de São Carlos.
SILVERSTEIN, R.M.; BASSLER, G. C.; MORRILL, T.C.; Identificação Espectrométrica de Compostos
Orgânicos; Guanabara Koogan; 5ªEdição; 1994.
ESTUDO, DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO DE COMPONENTES PÁRA-RAIOS DE MATERIAL À BASE
DE SNO2: SISTEMA ZRO2-CAO
Autor: Manoel Francisco Barreiros
CNPq
147107/2010-5
orientador: Kleber Franke Portella
Endereço
Eletrônico:[email protected]
Área de conhecimento: Materiais não metálicos 3.03.05.00-4 e Cerâmicos 3.03.05.02-0
Palavras-chave: Pará-raios, varistor, alta impedância
RESUMO ESTENDIDO
Introdução:
Os varistores sao exemplos de materiais utilizados para a proteção de equipamentos
eletroeletrônicos de uso residencial e industrial, produzidos a partir de sistemas multicomponentes de
óxidos semicondutores policristalinos sinterizados, com propriedades nao-ohmicas (nao-lineares), em
resposta as solicitações elétricas. Denominadas "cerâmicas inteligentes", os varistores agem como
resistores variaveis, “variable resistor”, com comportamento resistivo em baixas voltagens e de
condução a urn determinado valor de tensão.
A principal característica de urn varistor é o seu grau de não-linearidade (α), que expressa o
quanto o material se afasta da resposta Ohmica, quando solicitado eletricamente. Pode ser obtido
pelas relações empíricas de corrente x tensão (I = C.Vα) ou de densidade de corrente x campo
elétrico (J= C.E α), e seu significado físico representado graficamente na Figura 1, indica que, para
uma pequena variação de potencial elétrico, o comportamento do material e linear (Ohmico) quando
α= 1, e quando α »1 há um grande aumento na corrente escoada pelo mesmo. Assim, são
considerados bons varistores, aqueles com α> 40.
Objetivos:
Nesse relatório objetiva-se estudar o comportamento de varistores à base de SnO2, através
do instrumento de medidas Keithley 2410. E comparar suas propriedades com as propriedades dos
varistores comerciais à base de ZnO.
Foi estudada a hipótese do desenvolvimento de uma rotina em LabVIEW para a aquisição
dos dados, de forma facilitar a análise das amostras.
Metodologia:
Foram efetuados testes elétricos em uma fonte de tensão e corrente, marca Keithley, modelo
2410
O comportamento varistor das amostras sinterizadas foi caracterizado por medidas de
corrente (I) x tensão (V) em temperatura ambiente. Os dados foram normalizados em valores de
densidade de corrente (J) x campo elétrico (E). As curvas resultantes foram tratadas em escala
bilogarítmica para a verificação das regiões linear e não linear, e a determinação dos valores de
coeficiente de não linearidade α, foi feita pela regressão linear a partir da densidade de 1 mA/cm2 Os
valores de Er foram obtidos diretamente sobre as curvas E x J, sendo Er, correspondente a J = 1
mA/cm2.
Foi cogitada a possibilidade do uso do programa LabVIEW para a confecção de uma rotina
para facilitar a aquisição dos dados a partir do Keithley 2410.
Resultado:
A resposta elétrica revela o efeito do trabalho, haja vista que os valores de α dos varistores
comerciais (ZnO) estão numa faixa de 50, e o valor obtido para o varistor estudado atingiu um valor
superior a 60.
Não foram conseguidos resultados elétricos com a fonte de tensão e corrente, Keithley,
modelo 2410, em função da própria espessura dos blocos trabalhados. Assim, os testes foram
realizados em alta tensão e, mesmo assim, nao foram os esperados. Tiveram-se problemas de
rompimento do vidrado lateral em função da corrente de arco promovida pela alta tensão aplicada e,
para este caso, a pequena espessura dos blocos ensaiados. Alem disso, todos os blocos se
mostraram altamente resistivos, alguns receberam cargas de ate 15 kV para iniciar algum tipo de
condução elétrica e não apresentaram resposta varistora. Outro ponto observado foi que nao houve
aderencia dos eletrodos sobre as superficies dos blocos. Observou-se descolamento da camada
metalica, o que indicou a alta resistividade dos mesmos. Dois blocos que não foram isolados e cujos
eletrodos de Ag foram aplicados manualmente com auxflio de pincel foram ensaiados e comparados
com um bloco comercial de ZnO.
Conclusão:
O estudo dessa nova cerâmica varistora mostrou-se promissor. Com medidas de α variando
de 30 à 60, demontrando no caso de α=60 superior às pastilhas comercias de ZnO.
A hipótese de desenvolver uma rotina em LabVIEW para a aquisição de dados a partir do
Keithley 2410 teve de ser descartada devido a falta de familiaridade com o software.
Somado a isto, a indisponibilidade de horário do bolsista devido a intensa carga horária de
seu curso de graduação foi o ponto culminante para o cancelamento da bolsa em maio de 2011.
AGRADECIMENTOS:
A equipe agradece ao PIBITI/CNPq, Programa Institucional de Bolsas de Iniciação em
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infraestrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
[1] SANTOS, P. A. A importância do tempo de sinterização sobre as propriedades elétricas de
varistores de SnO2, 2004.
[2] PORTELLA, K. F. Estudo, desenvolvimento e avaliação de componentes pára-raios de material à
base de SnO2: sistema ZrO2-CaO, 2010
[3] KEITHLEY INSTRUMENTS INC. Series 2400 SourceMeter Start Guide, 2007.
SENSORES ELETROQUÍMICOS E PREVENÇÃO CATÓDICA DE ESTRUTURAS DE CONCRETO
ARMADO DE REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA.
Autor: Monalisa Coelho Martins
CNPq
147517/2010-3
Orientador: Dr. José Maurílio da Silva.
[email protected]
[email protected]
Área de conhecimento: Materiais não metálicos 3.03.05.00-4
Palavras-chave: eletrodos, corrosão, fissuras.
Introdução
Os ensaios para verificação da corrosão nas armaduras do concreto é muito utilizado quando
o concreto tem suas estruturas em ambientes propícios à degradação, que é o caso de estruturas
marítimas. O concreto é um material alcalino (pH 12), pela sua própria composição química. O
concreto nas suas primeiras idades, é formado por solução de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), com
idades mais avançadas, o concreto continua produzindo este meio alcalino para o aço porém sua
fase líquida começa a ser composta por hidróxido de sódio (NaOH) e hidróxido de potássio (KOH). O
agente agressivo cloreto estando presente no concreto, o pH pode ser diminuído e apresentando
corrosão no aço. Como a corrosão expande, pois ocupa um volume maior que a do aço o concreto
começa a fissurar deixando o aço exposto, acelerando o processo de corrosão. O processo corrosivo
do aço é de natureza eletroquímica, isto é, existe um fluxo de íons (corrente iônica) entre áreas
anódicas e catódicas dentro do concreto. Este movimento iônico é fortemente influenciado pela
resistividade do concreto. Neste projeto desenvolvem-se processos de monitoramento referente à
situação de degradação de postes durante inspeções de manutenção, visando elaborar um programa
de estimativa de vida útil do poste, a partir da classificação em ordem decrescente da intensidade
corrosiva das armaduras do concreto.
Objetivos
Neste trabalho de iniciação científica tem-se como objetivo testar a calibração de eletrodos de
prata/cloreto de prata saturado, existente no laboratório e testar eletrodo de prata/cloreto de prata
recém desenvolvido.
Metodologia
Primeiramente foi executada a limpeza dos eletrodos de referencia do laboratório, onde foram
seguidos procedimentos para que o objetivo fosse alcançado com eficácia. A calibração do eletrodo
prata/cloreto de prata foi partir da comparação do potencial desse eletrodo contra um eletrodo de
platina. Ambos foram imersos em solução de cloretos, com diferentes concentrações (0,05M; 0,1M;
0,5M; 1M) contidos em 1000 ml de água destilada em balão volumétrico para cada concentração. O
potencial do eletrodo de prata/cloreto de prata foi medido contra um eletrodo de platina existente no
LABICIN. Os valores obtidos foram convertidos na escala do eletrodo de referência do hidrogênio,
além de deixar os potenciais referenciados ao pH=7. Os valores de potenciais foram registrados de 1
em 1 minuto nos primeiros 5 minutos e de 5 em 5 minutos até 30 minutos. A determinação de
cloretos obtidas na superfície de postes de concretos localizados no campo foi feita a partir de um
eletrodo que utiliza um metal prata de 5 mm de diâmetro e um metal grafite de 6 mm de diâmetro,
distantes entre si de pelo menos 2 mm, envolvidos em massa epóxi poliamida (araudite cura lenta),
uma esponja úmida para contato do eletrodo com o poste e, um multímetro de alta impedância que
interliga os dois eletrodos, de tal forma que o pólo positivo do multímetro é conectado ao grafite e o
pólo negativo do multímetro é conectado à prata. Em complemento aos sensores de cloretos
comerciais existentes na atualidade (que determina a quantidade de cloretos somente em soluções
que contenha altas concentrações, como é o caso de piscinas), este sensor de cloretos recém
desenvolvido, determina cloretos mesmo em soluções que contenham baixas concentrações de
cloretos. Este procedimento refere-se à uma metodologia que determina a quantidade de cloretos em
superfícies de postes de concreto. Para a realização desta metodologia, antes de utilizar o sensor
eletroquímico de cloretos, deve-se utilizar o eletrodo de pH na mesma região em que é feita a
determinação da quantidade de cloretos. Ao realizar o experimento deve-se utilizar uma esponja
úmida entre a ponta (ora do sensor de cloretos, ora do sensor de pH) dos sensores, e a superfície do
concreto para facilitar a conexão elétrica. Também deve-se utilizar um multímetro de alta impedância
com o terminal positivo conectado ao eletrodo de grafite do sensor eletroquímico de cloretos e o
terminal negativo conectado ao eletrodo de prata do sensor eletroquímico de cloretos. Em relação à
anotação dos valores de pH e potenciais, recomenda-se anotar os valores de potenciais e pH após
um tempo de estabilização maior ou igual a 3 minutos. Algumas curvas de calibrações devem ser
previamente construídas, tais como, as curvas de calibrações: em biftalato para preparação do
tampão pH=4, em fosfato para preparação do tampão pH=7, em bicarbonato para preparação do
tampão pH=8, em borato para preparação do tampão pH=9 e em carbonato para preparação do
tampão pH=10. Para construção das curvas de calibrações de potenciais corrigidos com as
concentrações de cloretos, para os tampões recém preparados, são necessárias a preparação de
soluções de cloreto de sódio ou cloreto de potássio nas seguintes concentrações: 0,005 M (180 ppm),
0,01 M (360 ppm), 0,1 M (3600 ppm), 0,5 M (18000 ppm), 1 M (36000 ppm). Com os dados
experimentais de potenciais corrigidos com as concentrações de cloretos, para o pH em estudo,
determina-se a equação matemática da curva exponencial decrescente de primeira ordem. Em
seguida faz-se a extrapolação da equação matemática recém determinada, para baixos valores da
curva experimental de potenciais corrigidos com as concentrações de cloretos, para o pH em estudo.
A determinação da quantidade de cloretos é obtida ao entrar com o valor do potencial corrigido no
eixo “x”, traçar uma reta paralela ao eixo “y” até a intersecção com a curva experimental. Em seguida
traça-se uma reta paralela ao eixo dos “x” e encontra-se o valor da concentração de cloretos em ppm
no eixo “y”. Este valor é a quantidade de cloretos existentes na superfície do concreto em estudo.
40000
4
5
5,5
6
7
8
9
10
12
[Cl]/ppm
30000
20000
10000
0
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
E/mV (corrigido p/ pH=7)
Figura 01: Quantidade de cloretos em relação ao potencial de eletrodo (sensor de cloretos) para
diferentes pH.
Resultado
O eletrodo de prata cloreto de prata funciona perfeitamente como sensor de cloretos para
medir a quantidade desse parâmetro em diferentes concentrações. Como existe a inteferência do pH,
é de fundamental importância a utilização da Fig.1. O valor do potencial lido deve ser somado a 150
mV (valor do grafite em relação ao eletrodo de hidrogênio), corrigir o potencial no valor do pH=7,
entrar na Fig.1 , exatamente na curva do pH obtido e verificar qual é o valor da quantidade de cloretos
em ppm. A Fig.1 está contemplando os valores de cloretos acima de 180 ppm. Esta é a região em
que o sensor de cloreto funciona de forma otimizada. No entanto para trabalhar com soluções
contendo pouco cloretos, deve-se fazer a extrapolação da equação, pois as curvas podem ser
tratadas como equações matemáticas de formas exponenciais decrescentes de primeira ordem.
Conclusão
De acordo com os resultados obtidos é nítida uma significativa similaridade entre os
resultados medidos e calculados, o que pode respaldar em um adequado uso do eletrodo de
prata/cloreto de prata estudado para a obtenção de cloretos em superfície de estruturas de concreto.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, à UFPR – Universidade Federal do Paraná e ao Lactec –
Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infra-estrutura
para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
POURBAIX, M. Atlas of electrochemical equilibrium in aqueous solutions. Pergamon press limited.
London (1976).
CARMONA, F, A. Mecanismos de degradação, sintomatologia, ensaios para diagnosticos e cases.
L. H. VAN VLACK, Princípios de ciência e tecnologia dos materiais. Traduzido por: Edson Monteiro.
4a ed., Campus. Rio de Janeiro, 1984.
BICZOK, Corrosión y protección del hormigón. URMO S. A. de Ediciones, España, 1968.
GENTIL, Vicente. Corrosão. 2∘ed. Rio de janeiro: Editora LTC, 1982.
REZENDE, Z.S., MIRANDA, L.R.M., BRASIL, S.L.D.C. Avaliação do alcance da proteção catódica
galvânica em estruturas de concreto armado. 9a COTEQ – Conferência sobre tecnologia de
equipamentos. Salvador. Bahia. Junho (2007).
CASCUDO. O. controle da corrosão de armaduras em concreto: inspeção e técnicas eletroquímicas.
PINI, UFG, GO, 1996.
DESENVOLVIMENTO E IMPLANTAÇÃO DE GONIOFOTÔMETRO TIPO C PARA ENSAIO EM
LUMINÁRIAS DE ILUMINAÇÃO PÚBLICA
Autor: Pedro Augustho Biasuz Block
CNPq
125957/2010-5
Endereço
Eletrônico:
[email protected]
Orientador: Alexandre Rasi Aoki
Departamento: DPEL – DVSE
Área de conhecimento: Engenharias 3.00.00.00-3 e Sistemas Elétricos de Potência 3.04.04.00-2
Palavras-chave: Iluminação Pública, Fotometria, Automação.
Partindo-se da crescente necessidade de atingir melhores desempenhos de equipamentos
com relação à eficiência energética no Brasil e no mundo, o presente projeto tem como objetivo
principal a continuação no desenvolvimento do goniofotômetro do tipo C atualmente presente no
laboratório do LACTEC buscando contribuir com o aumento da capacidade laboratorial atendendo ao
programa brasileiro de etiquetagem – PBE. Ao realizar um ensaio fotométrico uma quantidade muito
grande de dados é adquirida, e esses números por si só são muito difíceis de serem compreendidos.
Sendo assim se faz necessário uma forma padrão de representar e apresentar os resultados obtidos
neste ensaio de forma clara e objetiva, facilitando assim a compreensão e a comparação entre as
fontes luminosas ensaiadas. O presente projeto se propõe a desenvolver esta forma de
apresentação, assim como as ferramentas computacionais necessárias para a apresentação dos
dados.
Para atingir os objetivos especificados, inicialmente foram realizados estudos a cerca de
fotometria, suas grandezas e unidades, assim como dos gráficos e tabelas utilizados para representar
o comportamento de fontes luminosas. A partir deste estudo foi possível observar os principais
gráficos e tabelas a serem gerados após um ensaio fotométrico, são esses o diagrama fotométrico
polar, o digrama isolux, o diagrama isocandela, a tabela de fluxo zonal e a tabela de intensidades
luminosas. Após este passo foi efetuado um estudo minucioso a cerca dos ensaios fotométricos
realizados com o goniofotômetro, mais especificamente com o goniofotômetro do tipo C. Este estudo
foi baseado na norma CIE - 121-1996(The Photometry and Goniophotometry of Luminaires), e com
ele foi possível obter as principais recomendações necessárias para a elaboração de um ensaio
padrão. Sendo assim o próximo passo foi escolher um arquivo padrão para a apresentação dos
resultados, arquivo este que contém informações gerais a cerca do ensaio e a tabela de intensidades
luminosas. Sendo assim este pode ser carregado em inúmeros softwares de cálculos luminotécnicos.
Existem alguns tipos de arquivos padrão referentes a ensaios fotométricos, porém no presente
projeto foi utilizado o arquivo IES, por ser o mais amplamente utilizado, e normatizado pela ANSI.
Essa normatização se faz através da IESNA LM-63-02(Standard File Format for the Electronic
Transfer of Photometric Data and Related Information), e é baseado nesta norma que foi
desenvolvido este projeto. O arquivo IES se mostrou muito útil por ser uma forma padronizada,
simples e prática de transmitir uma grande quantidade de informações.
Após todas as diretrizes do projeto serem tomadas através do estudo teórico iniciou-se o
desenvolvimento das rotinas necessárias. Este desenvolvimento constitui-se primeiramente em uma
rotina para a geração do arquivo IES.
Esta rotina foi desenvolvida em VBA(Visual Basic for
Applications), utilizando-se para isso o ambiente de desenvolvimento de macros do Excel. Esta
escolha se deve ao desenvolvimento anterior do trabalho, que apresentava a tabela de resultados
dos ensaios, e a tabela de intensidades luminosas já convertida por macros, no Excel. Sendo assim,
foram desenvolvidas duas macros que ao serem executadas sequêncialmente a partir da tabela de
intensidades luminosas, geram um arquivo IES no padrão referenciado pela ANSI.
Com a geração do arquivo IES pronta, se fez necessário implementar esta geração com
sistema de controle do goniofotômetro. Ou seja, foi necessário automatizar o processo de geração
junto ao processo de ensaio, para que quando um ensaio for efetuado o arquivo IES seja gerado
automaticamente. Como todo o sistema de controle e aquisição de dados do goniofotômetro foi
desenvolvido na plataforma do Labview, a geração do arquivo IES foi implementada da mesma
maneira. Para isso foi desenvolvida uma interface com o usuário, onde o mesmo deve entrar com
informações a cerca do ensaio, e uma rotina que executada as macros desenvolvidas, gerando assim
o arquivo IES. Esta rotina e a interface foram inseridas no já pronto sistema de controle e aquisição
de dados do goniofotômetro.
Tendo todo o processo de geração do arquivo IES completo, e devidamente implementado no
sistema do goniofotômetro, o próximo e ultimo passo a ser executado foi a geração do relatório
fotométrico a partir das informações do arquivo IES. Para gerar um relatório fotométrico se faz
necessário a geração de vários gráficos, dependendo do modelo de relatório a ser adotado. Neste
projeto foi adotado um modelo onde constam os gráficos anteriormente citados, junto às informações
a cerca do ensaio. Para a geração deste relatório foi adquirido um software de análise gráfica,
específico para a geração de relatórios fotométricos. Este software, chamado Photometrics Pro, lê o
arquivo IES, e gera vários gráficos e tabelas necessárias para o relatório fotométrico. A escolha do
mesmo foi efetuada devido a algumas de suas características como a geração de gráficos completos,
ótima visualização, a geração de tabelas completas de fator de utilização e de fluxo luminoso, além
também da tabela de intensidade luminosa.
Para a observação dos resultados foi efetuado um ensaio fotométrico no goniofotômetro do
tipo C do laboratório do LACTEC. Este ensaio foi realizado com uma luminária Philips TSC 027, que
contém duas lâmpadas fluorescentes Philips TLDRS 32W. Através deste ensaio foi possível observar
o correto funcionamento de todo o processo de tratamento de dados desenvolvido neste projeto,
desde a rotina no Labview, inserida no sistema de controle, passando pelas macros que geraram um
arquivo IES nos padrões da ANSI, arquivo este que foi executado no Photometrics Pro, gerando
também o relatório fotométrico esperado. Os gráficos contidos no relatório fotométrico foram
comparados com gráficos padrões desta luminária, e atingiram resultados muito satisfatórios.
O presente trabalho foi desenvolvido de acordo com as normas técnicas que guiam a geração
de relatórios fotométricos, chegando a resultados satisfatórios. Porém os ensaios fotométricos foram
desenvolvidos dentro das limitações laboratoriais e estruturais do goniofotômetro do LACTEC, como
por exemplo a falta de um local adequado para a realização dos ensaios. Mesmo assim, a curva
obtida no ensaio realizado, está de acordo com o esperado para a luminária ensaiada, demonstrando
assim uma grande evolução no desenvolvimento do goniofotômetro, e a adequada apresentação dos
resultados do ensaio. Recomenda-se agora que a luminária ensaiada no goniofotômetro do LACTEC,
seja enviada para ensaio em um laboratório padrão(Inmetro), para que os resultados aqui obtidos
sejam comparados e validados com resultados padrões.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, à Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR e
REFERÊNCIAS
COMIMMISSION INTERNATIONALE DE L‘ECLAIRAGE. CIE 121-1996: the photometry and
goniophotometry of luminaires. Vienna, AUSTRIA, 1996.
ILLUMINATING ENGINEERING SOCIETY. IES LM-63-2002: Standard File Format for Electronic
Transfer of Photometric Data and Related Information, 2002.
LUMIÈRE,
Revista.
Curso
de
Fotometria.
Disponível
em:
<http://www.iee.usp.br/biblioteca/producao/2004/Artigos%20de%20Periodicos/rinaldo_aula2.pdf>.
Acessado em: 10 jul. 2011.
DIB, Wanderley Mauro. Goniofotômetro inteligente associado ao traçamento de curvas características
clássicas de luminotécnica. Tese de doutorado. Campinas, 2005.
EVERFINE. Fabricante
de Equipamentos
de Fotometria. GO
GONIOPHOTOMETERS.
- DS CENTRIC
MIRROR
Disponível
em
<http://www.INMETRO.gov.br/consumidor/pbeIntroducao.asp>. Acessado em: 10 jul. 2011.
INMETRO.
Programa
Brasileiro
de
Etiquetagem.
<http://www.INMETRO.gov.br/consumidor/pbeIntroducao.asp>.
Acessado
Disponível
em:
10
jul.
em
2011.
NATIONAL INSTRUMENTS. LabView basics II – development. Austin, 2001. Catálogo técnico. 81
CALIBRAÇÃO DE GONIOFOTÔMETRO TIPO C PARA ENSAIO EM LUMINÁRIAS DE ILUMINAÇÃO
PÚBLICA
Autor: Renato Daher
CNPq
Orientador: Alexandre Rasi Aoki
126972/2010-9
Departamento: DPEE/DVSE
Área de conhecimento: Sistemas Elétricos de Potência 3.04.04.00-2
Palavras-chave: Iluminação Pública, Fotometria, Automação, Goniofotômetro
INTRODUÇÃO
Devido à crescente preocupação em relação à eficiência energética no país e no mundo,
incentivada através de campanhas e regulamentos, torna-se importante a capacitação laboratorial
para que sejam realizados ensaios que comprovem a evolução do desempenho energético de
máquinas e equipamentos.
Neste sentido atua-se na capacitação do laboratório de Luminotécnica, do Instituto de
Tecnologia para o Desenvolvimento, através do desenvolvimento de um goniofotômetro, utilizado
para medir as curvas fotométricas de luminárias e, assim, atestar a eficiência e as características da
distribuição luminosa das mesmas com o objetivo de otimizar projetos de iluminação pública ou
privada.
OBJETIVO
Realizar a calibração do Goniofotômetro do Tipo C desenvolvido no LACTEC para possibilitar
a realização de ensaios e, com isso, aumentar a capacidade do laboratório para atender o Programa
Brasileiro de Etiquetagem - PBE.
METODOLOGIA
O goniofotômetro é composto de três elementos: goniômetro, filtro e sensor.
Fig.1 - Goniofotômetro
Para atingir um plano horizontal nivelado na base foram utilizadas duas ferramentas: um nível
e uma trena eletrônica marca e modelo Leica Disto TM D8 com sensibilidade para inclinação entre 180° a +180°, ajustando os quatro parafusos.
Fig.2 – Base Goniômetro
Parafusos na estrutura de suporte anterior a estrutura do espelho são responsáveis pela
inclinação de 45° e foram realizados com auxilio do nível e um refinamento com a trena eletrônica.
Fig.3 Estrutura de sustentação do espelho
Para ajustar a luminária é necessário alinhar seu centro óptico e o sensor. Um laser que esta
no mesmo alinhamento do sensor é disparado no centro do espelho, esse esta a 45° graus de
inclinação, que por sua vez reflete o laser para luminária sendo possível sua regulação através dos
ajustes mecânicos.
Fig.4 – 1 Laser no centro
Fig.5 – Laser refletido
Com o laser incidindo na luminária utiliza-se dos ajustes da Figura 5 numerados de 1
a 3 para a calibração. O número 1 é o ajuste de nível, 2 ajuste que permite o deslocamento na
horizontal e o número 3 permite o movimento de avanço ou recuo centralizando a luminária. A Figura
6 complementa o ajuste, pois permite calibrar a altura focalizando o laser, ou seja, o sensor com o
centro óptico.
Fig.5 – Ajuste luminária
Fig.6 – Ajuste da altura
RESULTADOS
Do ensaio realizado foram levantados os dados em candelas e com esses valores gerou-se
um arquivo de extensão ies utilizando uma rotina computacional desenvolvida na bolsa de iniciação
científica de tratamentos das curvas de goniofotômetro que é um formato de arquivo padrão para
transferência eletrônica de dados fotométricos e informações relacionados. Dessa forma, o arquivo
ies foi carregado no programa Photometrics Pro versão 1.3.12 gerando a curva fotométrica da
luminária observada na Figura 7.
Fig.7 – Curva luminária ensaiCONCLUSÃO
Apesar de alcançar uma curva com características satisfatórias para a luminária ensaiada,
ainda se faz necessários ajustes e equipamentos para refinar os resultados. A forma de onda esta de
acordo com a simetria física e fotométrica, mas não determina se as intensidades estão corretas.
Existem no mercado diversos tipos de luminárias diretas, indiretas, de interior, embutir,
sobrepor, iluminação pública com inclinações e aberturas diferentes com diversos tipos de
combinações de lâmpadas fluorescentes compacta ou tubular, Led, vapor de sódio de alta pressão,
enfim uma variedade enorme de curvas possíveis de serem geradas. Neste ponto sugere-se a
realização de ensaios em diferentes tipos de luminárias e comparação destes através de referências
confiáveis como testes interlaboratoriais.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, e ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infraestrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
PHILIPS. Catálogo–Disponível em: <http://www.luz.philips.com/archives/tcs027.pdf>
DIB, Wanderley Mauro. Goniofotômetro Inteligente Associado Ao Traçamento De Curvas
Características Clássicas De Luminotécnica. Tese de Doutorado apresentada à Faculdade de
Engenharia Elétrica e de Computação-Campinas, 2005
NATIONAL INSTRUMENTS. LabView basics I,II – development. Austin, 2001. Catálogo técnico.
NI
National
Instruments.
LabVIEW
Development
Systems.
<http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/en/nid/2454>. Acessado em: 26 set. 2010.
Disponível
em:
CARGA PULSADA EM BATERIAS CHUMBO ÁCIDAS
Autor: Sirlon Francisco Blaskievicz
CNPq
102497/2010-9
[email protected]
Orientador: Patricio Rodolfo Impinissi
Departamento: DVMT
Palavras-chave: Baterias Chumbo-Ácido; Cinética de Eletrodos; Processos de Carga e Descargas em Baterias
Formação de placas empastadas;
RESUMO ESTENDIDO.
INTRODUÇÃO
Devido a atual crise energética que o mundo vem passando, está se tornando imprescindível
o uso de fontes de energia alternativa como é o caso das fontes de energia renováveis, visando
também a preocupação com o meio ambiente, se faz necessário o uso de fontes de energia cada vez
menos poluentes.
Neste contexto, a energia elétrica tornou-se vital para a sociedade moderna,
trazendo conforto e comodidade para as pessoas, devido a esta situação, o uso de acumuladores de
energia é de suma importância para a manutenção da nossa forma de vida atual,
O presente trabalho dedicou-se ao estudo de carga pulsada aplicada à baterias chumbo
ácidas. Este trabalho é parte de um projeto mais abrangente no mesmo tema. A carga pulsada é um
método de carga rápida, com correntes elevadas, apesar de alguns trabalhos encontrados na
literatura especializada a classificarem apenas como uma forma de aumentar a vida útil de baterias
envelhecidas por sulfatação da placa negativa ou pelas alterações morfológicas que ocorrem em
ambas as placas ao longo do tempo de uso da bateria. A carga pulsada se caracteriza pela utilização
de um determinado perfil (algoritmo) de pulso de corrente elétrica que se repete no tempo.
Dedicou-se ainda à caracterização da formação de placas de baterias chumbo ácidas, parte
fundamental do processo de produção de acumuladores de chumbo-ácido, esta etapa foi estudada
devido a sua grande influência na qualidade final da bateria e o estudo também fez parte de um
projeto maior do laboratório de pilhas e baterias que tem a intenção de propor novos materiais para
baterias chumbo-ácidas.
OBJETIVOS
Desenvolver um sistema de carga pulsada para baterias e verificar o comportamento de
baterias chumbo ácidas seladas frente a ciclos de carga pulsada, analisar a vida útil da bateria frente
à ciclos de carga pulsada, avaliar alterações na morfologia das placas da bateria após o término de
sua vida útil tanto por carga pulsada como pelos métodos convencionais, bem como caracterizar a
formação de placas de acumuladores chumbo ácidos com os métodos convencionais de formação de
placas.
METODOLOGIA
Para os testes realizados utilizou-se dois acumuladores chumbo ácido com seis vasos (12 V)
denominados Minibat I e II com a capacidade nominal medida em regime de 20 h (capacidade C20),
resultando esta capacidade em 5 Ah e 6,4 Ah para cada uma das baterias utilizadas; estas baterias
passaram por um processo de envelhecimento que consistiu em descarregar as baterias até a tensão
de 10,5 V, deixar as mesmas por uma semana sem carga e então realizar de carga em regime C20 e
descarga novamente até o potencial de corte e no final apresentaram respectivamente as
capacidades de 4,5 Ah e 5 Ah.
Os testes foram realizados efetuando cargas com algoritmo de carga ton = toff= 500 ms, I =
1C20 A (forma comumente utilizada na literatura de baterias para se referir à corrente como
proporcional ao valor numérico da capacidade). O tempo total de cada carga foi de 2 h, após cada
carga pulsada realizava-se uma descarga para verificar a quantidade de carga assimilada pela
bateria (o rendimento da recarga). Após esta descarga realizava-se outro ciclo de carga e descarga
convencionais para verificar se a bateria não havia sofrido algum dano durante a carga pulsada.
Quanto à formação de placas empastadas foram feitos dois testes empregando os segintes
passos: produção da pasta, cura, soaking e formação. Foi utilizado um método de produção de pasta
bastante similar ao utilizado industrialmente, no qual se utilizou água, ácido sulfúrico, lignossulfonato
(LS), negro de fumo e BaSO4. A cura foi realizada mantendo placa em ambiente com
aproximadamente 100 % de umidade, a 70° C durante 24 horas. O soaking é o período onde a placa
fica imersa no eletrólito onde a formação iria ocorrer por um período de duas horas.
RESULTADO
Os gráficos a seguir são de um teste de carga pulsada em uma bateria chumbo ácida, o
primeiro gráfico é da corrente, que apresentou picos de aproximadamente 100A.
Figura 13 - Perfil de corrente gerado pelo equipamento de carga pulsada. Set up do equipamento ton
=toff= 500 ms.
A média temporal da corrente durante um período de on time foi de 7 A. Como pode ser visto
claramente, cada on time é na verdade composto por “sub pulsos” onde a corrente aumenta
rapidamente, diminui linearmente até zero e permanece neste valor por um tempo.
Em seguida o gráfico da tensão apresentada pela bateria ao final do ciclo de recarga pulsada:
Figura 2 - Variação do potencial de uma bateria submetida a uma carga pulsada de ton = toff = 500
ms ao final da carga.
Como pode ser visto na Figura , a tensão da bateria oscila entre 17 e 19 V no final da
recarga, o que são valores muito elevados, e nocivos às placas da bateria, pois favorecem a evolução
de gases.
Os métodos empregados para a preparação e formação de placas negativas de baterias
chumbo ácidas foram ligeiramente diferentes daqueles utilizados industrialmente, o método
empregado se apresentou satisfatório, pois, a capacidade apresentada pela placa formada foi de
3,347 Ah. Em comparação, a capacidade normalmente apresentada por placas industriais é de 120
mAh/g e para a placa em questão capacidade apresentada foi de aproximadamente 165 mAh/g.
CONCLUSÃO
A eficiência da carga pulsada em baterias de chumbo danificadas por sulfatação, neste caso
não se mostrou satisfatória, pois não surtiu resultados em recuperar a capacidade da bateria
danificada pela sulfatação da placa negativa, uma possível explicação para tal fato é que durante o
processo de envelhecimento, não ocorreu a sulfatação da placa e sim, sua corrosão, então, quando
exposta a correntes elevadas, esta corrosão apenas se acentuava.
Apesar do pouco tempo que foi dedicado a formação de placas de acumuladores chumboácido foi possível notar que apesar do excelente resultado de capacidade obtido no método que
empregou receita de pasta similar a industrial, esta placa apresentou vida útil mais curta.
AGRADECIMENTOS
Ao PIBITI/CNPq, ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infra-estrutura para a
elaboração deste projeto, e aos colegas de laboratório: Juliano, Thoaldo, Priscila, Dani, Diego,
Francisco, pelo auxílio com o desenvolvimento do projeto e por terem sido uma verdadeira família
durante o ano em que convivi com eles e principalmente por terem ouvido minhas histórias durante
este período.
DETERMINAÇÃO DE FUNGOS COM POTENCIAL PARA SEREM UTILIZADOS COMO AGENTES
BIORREMEDIADORES EM TRATAMENTO DE SOLOS CONTAMINADOS COM ÓLEO MINERAL ISOLANTE.
Autor: Valéria Ferreira Cavalcanti
Orientador: Ricardo José Ferracin
CNPq
129383/2010-4
[email protected]
Área de conhecimento: Química dos Produtos Naturais 1.06.01.05-8
Palavras-chave: biorremediação, fungos, óleo mineral isolante
INTRODUÇÃO
Segundo Petrini (1991), microorganismos endofíticos são aqueles que habitam o interior das
plantas pelo menos durante um período do ciclo de vida da mesma sem lhes causar danos ou
doença. Tais microorganismos estão sendo amplamente estudados devido à metabolização de
produtos de interesse industrial e biotecnológico (EFING, 2008; MACIEL, 2010), e também como
agentes biorremediadores de solos contaminados por TPH's (OLIVEIRA, 2009).
Bastante utilizado devido às suas propriedades dielétricas e refrigerantes, os óleos minerais
isolantes (OMI) de uso geral são produtos do refino do petróleo, em colunas de temperatura entre 300
e 400 °C (PORTELA, 2010). É de biodegradação lenta, podendo contaminar solos e águas
(VERECHIA, 2008).
OBJETIVOS
Selecionar linhagens fúngicas que demonstrem capacidade de metabolizar óleo mineral
isolante, para utilização como agentes biorremediadores de solos afetados pelo vazamento deste
material.
METODOLOGIA
Neste trabalho foram utilizados fungos endofíticos da erva mate (FEEM), isolados a partir de
suas folhas. O material botânico foi coletado município de Irati - PR. Folhas saudáveis de plantas
adultas foram descontaminadas de acordo com metodologia padrão. As folhas foram cortadas em
fragmentos de 6 mm, transferidos para meio de cultura Batata Dextose Ágar (BDA), acrescido de
cloranfenicol, e incubadas a 25 ± 1 °C. O crescimento foi acompanhado diariamente e esporos de
colônias distintas foram inoculadas em tubos de ensaio com BDA inclinado, isolando os exemplares.
A identificação genérica foi realizada por microcultivo e pela comparação morfológica baseada em
literatura especializada.
As
linhagens
foram
inoculadas
em
®
meio
de
cultura
Czapec
Dox
-1
ágar, modificado pela adição do surfactante Tween 80 0,2mL.L e pela substituição da sacarose por
-1
OMI 10 mL.L de modo que este fosse a única fonte de carbono presente no meio nutritivo. As placas
o
foram incubadas a 28 ± 1 C por 3 dias. O diâmetro micelial foi medido diariamente, em triplicata, com
paquímetro. Com estes valores foi determinado o índice de velocidade de crescimento micelial
(IVCM), conforme descrito por Souza, Souza e Mendes-Costa (2006).
As três linhagens com maior valor de IVCM foram testadas quanto ao potencial
o
biodegradador de OMI, utilizando solo como substrato. O solo foi seco a 105 C por 48 horas,
macerado, peneirado e autoclavado. Foram preparados 36 erlenmeyers de 125 mL, com 50 g de solo
e 30 mL de H2O destilada estéril. Estes foram divididos em 4 grupos, um para cada fungo e um grupo
controle (CTL), sem inóculo. O substrato foi contaminado nas proporções 0,10 g; 0,15 g e 0,20 g de
OMI para cada 50g de solo, que foram inoculados com discos miceliais de 10,58 ± 0,02 mm e
o
incubados a 28 ± 1 C por 30 dias.
O
teor
de
TPH
foi
determinado
por
gravimetria:
após
os
30
dias,
o óleo foi extraído do substrato com 60 mL de solução acetona/hexano (4:6), seguida de agitação 150
rpm e filtração para frascos de massa conhecida. Após a evaporação do solvente os frascos foram
novamente pesados. A diferença entre a massa do frasco vazio e a massa do frasco depois da
evaporação do solvente é referente à quantidade de OMI que não foi biodegradado pelos fungos.
RESULTADOS
Foram isoladas 39 linhagens de FEEM classificadas como LAC 1 até LAC 39. Dentre elas
foram identificados os gêneros Acremonium sp., Alternaria sp, Aspergillus sp. Colletotrichum sp.
Paecillomyces sp., Penicillium sp. e Rhizopus sp. Algumas linhagens não foram identificadas (NI).
Os maiores valores encontrados para o IVCM estão dispostas na Tabela 1.
Tabela 1 - IVCM na presença de OMI após três dias de incubação.
Diâmetro Médio
LAC
IVCM
das Colônias
o
o
o
1 dia
2 dia
3 dia
28
1.100
4.240
8.457
4.076
39
0.495
2.940
8.281
3.498
36
0.880
0.344
8.436
3.309
34
0.555
2.720
7.609
3.267
Os diâmetros das colônias foram obtidos em triplicata e suas
médias estão expressas na tabela em centímetros.
Os fungos com maior IVCM foram um NI (LAC 28), dois Paecillomices sp. (LAC 39 e LAC
36)e um Penicillium sp. (LAC 34). Assim, foram utilizadas as cepas LAC 28, LAC 34 e LAC 39 no
ensaio de biodegradação.
Após 30 dias de incubação, o óleo não biodegradado pelos fungos foi extraído do substrato
e teve sua massa determinada por gravimetria.
Tabela 2 - Resultado final do ensaio de biodegradação.
LAC
28
34
39
Teor médio
inicial de OMI (g)
Teor médio final
de OMI (g)
OMI
biodegradado
(%)
0,1042
0,098
6
0,1685
0,123
27
0,2229
0,125
44
0,1061
0,0993
6
0,1643
0,1041
37
0.2140
0,1210
43
0.1080
0,0762
30
0,1544
0,1260
18
0,2210
0,1384
37
0,1096
0,0870
21
0,1601
0,1341
16
CTL
0,2075
0,1534
26
Na tabela acima nota-se que as maiores porcentagens de biodegradação do óleo ocorreram
nos ensaios com maiores teores de OMI no solo, com destaque para LAC 28, a qual ainda não foi
possível identificar genericamente, porém esta encontra-se armazenada na coleção de fungos
endofíticos da UTP para estudos futuros. Houveram perdas entre as concentrações inicial e final nos
grupos de controle (CTL), ocasionado possivelmente por falha no manuseio durante o processo
extrativo. No entanto, os resultados do grupo CTL não descartam a possibilidade destes
microorganismos metabolizarem OMI, uma vez que foi comprovado o
desenvolvimento micelial
(IVCM) dos inóculos em meio de cultura utilizando OMI como única fonte de carbono.
Sugere-se, então, que o procedimento de ensaio "in vitro" com solo e óleo seja otimizado
para obter-se resultados mais confiáveis.
CONCLUSÃO
Pelos resultados observados é possível sugerir que os FEEM são capazes de biodegradar
OMI e podem ser utilizados como agente biorremediador em áreas afetadas pelo vazamento deste
material.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, à Universidade Tuiuti do Paraná - UTP, ao orientador
Ricardo José Ferracin, às professoras Roseli Aparecida de Mello Bérgamo e Maria Luiza Machado
Fernandes, aos técnicos dos laboratórios da UTP, aos colegas do grupo de pesquisa Biotecnologia e
Saúde e ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infraestrutura para a elaboração deste
projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
EFING, L. M. A. C. Compostos bioativos do mateiral resinoso, subproduto do processamento da erva
mate (Ilex paraguariensis A. St.-Hill). Tese de doutorado. Curitiba: Curso de Pós-Graduação em
Tecnologia de Alimentos, Setor de Tecnologia, UFPR, 2008.
LACTEC - Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento. Recuperação do solo da subestação
Mandirituba contaminado com óleo mineral isolante - Relatório Final. Curitiba: LACTEC,
Departamento de Tecnologia em Materiais; 2009.
MACIEL, S. O. Screening de microorganismos endofíticos de erva-mate (Illex paraguariensis St Hill)
produtores de metabólito de interesse biotecnológico. Curitiba: XIV Seminário de Pesquisa e IX
Seminário de Iniciação Científica, Universidade Tuiuti do Paraná, 2010.
OLIVEIRA, N. C. Seleção de microorganismos endofíticos com potencialidades para biorremediação
de ambientes contaminados com hidrocabonetos de petróleo e/ou derivados. Goiânia: Dissertação de
mestrado, Universidade Federal de Goiás; 2009.
PETRINI, O. Fungal endophytic of tree leaves. In: ANDRENA, J.; HIRANO, S. S. (Eds.). Microbial
Ecology of Leaves. Berlin: Springer-Verlag, 1991. p.179-197.
PORTELLA, M. D. G. Avaliação da presença de indicadores de oxidação de papel isolante
termoestabilizado em equipamentos de subestação. Dissertação de mestrado. Curitiba: Programa
Interdisciplinar de Pós-Graduação em Engenharia (PIPE), Área de Concentração em Engenharia e
Ciências de Materiais, Setor de Tecnologia, Universidade Federal do Paraná , 2010.
SOUZA, B. O.; SOUZA, E. A.; MENDES-COSTA, M. C. Determinação da variabilidade em isolados de
Colletotrichum lindemuthianum por meio de marcadores morfológicos e culturais. Lavras: Ciência e
agrotec. , v.31, n.4, p.1000-1006, 2007.
VERECHIA, C. T. Avaliação da biorremediação de solo contaminado por óleo de transformador. São
Paulo: Dissertação de mestrado apresentado ao Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de
São Paulo, 2008.
PESQUISA EM INOVAÇÃO TECNOLÓGICA DE MATERIAIS, EQUIPAMENTOS E PROJETOS PARA
MELHORIAS
DE
INFRAESTRUTURA,
OPERAÇÃO,
MANUTENÇÃO,
SEGURANÇA
E
CONFIABILIDADE DE REDES DE TRANSMISSÃO E DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA.
Autor: Valmir José Ribas dos Santos
CNPq
107150/2011-5
Orientador: José Maurilio da Silva
[email protected]
[email protected]
Área de conhecimento: Físico-química 1.06.03.00-0
Palavras-chave: taxa de degradação, materiais da rede de distribuição de energia, aço galvanizado, taxa
de corrosão.
Introdução
A agressividade ambiental aos metais está relacionada à quantidade de poluentes na
atmosfera, tornando-as mais agressivas aos materiais expostos a ela. As proporções destes
contaminantes são variáveis, dependem da proximidade das fontes emissoras e das condições
locais, tais como: temperatura, precipitação, umidade relativa, radiação solar, vento, velocidade do
fluido ou vazão, absortividade e tipo de solo, pressão, entre outros. É por isso que não é
recomendável estudar a corrosão atmosférica sem o estudo preliminar dos aspectos meteorológicos
e ambientais que interferem sobre a mesma [1].
Sendo a corrosão um processo eletroquímico a atmosfera é de fundamental importância para
esse processo, pois apresentam variáveis como a chuva e alguns sais dissolvidos que possam vir a
atuar como um eletrólito na superfície do material que está exposto ao intemperismo. Isso ocorre com
os metais das linhas de distribuição e transmissão de energia, cabos, torres, entre outros [2].
Objetivos
Verificar o efeito regional da salinidade sobre os materiais metálicos de aço galvanizado da
RD. Para tanto, foram expostas placas metálicas em 6 estações de corrosão atmosférica instaladas
na região de Campinas e litoral santista ao longo do tempo de exposição.
Estudar técnicas destrutivas de desempenho do aço galvanizado, nas estações de
corrosividade atmosféricas (ECAs) instaladas.
Metodologia [3]
Para o monitoramento da corrosividade atmosférica foram escolhidas 6 ECA’s. As
subestações foram situadas em áreas que pudessem representar todos os parâmetros ambientais
envolvidos no processo de corrosão durante a o tempo de exposição dos corpos de prova (CP’s).
Os painéis foram instalados conforme norma ABNT NBR 6209 [4]. As 6 ECA’s foram
distribuídas na região de Campinas e na Baixada santista, de forma que as ECA’s Taquaral,
Tanquinho e Carioba foram instalados na região de Campinas e as ECA’s Parisi, Cubatão, Praia
Grande na baixada santista, sendo que em todas as estações foram monitoradas a taxa de corrosão
atmosférica do aço galvanizado com revestimento de 90 e 120 µm de espessura.
Os CPs foram devidamente cortados, desengraxados com solvente (acetona), limpos e
pesados, tendo suas áreas determinadas conforme a norma ABNT NBR 6210 [5]. Após o período de
exposição e de prévia inspeção visual com registro fotográfico, foi realizada, novamente, a limpeza
adequada dos produtos de corrosão de acordo com o tipo de material padrão. Seguindo-se a limpeza,
os CPs que apresentaram corrosão uniforme serão novamente pesados, a fim de determinar a perda
de massa e a taxa de corrosão.
Os parâmetros meteorológicos: temperatura, umidade relativa, precipitação, radiação solar,
direção e velocidade dos ventos, foram obtidas a partir de pequenas centrais meteorológicas
instaladas em cada região climática, sendo, fundamentais, para a classificação e a caracterização da
corrosividade atmosférica.
Resultados
Os resultados obtidos referem-se há 1 ano de estudo, sendo que nesse período foram
realizadas duas retidas de material das estações. A Tabela 1, apresenta os valores médios dos
teores de cloretos e sulfatos presentes nas atmosferas em estudo no período citado.
Tabela 1. Taxas médias de contaminantes em (mg/m2.dia) nas estações.
CLORETOS
SULFATOS
(mg/m2.dia)
(mg/m2.dia)
TQR
2,11
2,4
TNQ
1,65
2,79
CBT
2,38
5,1
PRS
5,15
9,44
PGR
7,02
7,05
CRB
1,64
3,08
ECA
Na Tabela 2, estão dispostos às médias dos dados meteorológicos coletados durante 1 ano
das estações de monitoramento climatológicas instalados juntamente com as ECA’s. a Tabela 2,
apresenta também a classificação quanto ao tempo de superfície úmida de acordo com a NBR 14643
[6].
Tabela 2. Média anual obtida das estações de monitoramento climatológicas
Temperatura
ECA
Média
Velocidade
Umidade
Anual relativa média
(ºC)
anual %
do
vento
média
anual
(km/h)
Classificação
Precipitação
média
Tempo
de em termos do
Anual superfície
(mm)
tempo
de
superfície
úmida
úmida
TQR
21,1
71,6
11,6
91,7
3774
Τ4
TNQ
21
72,5
12,2
84,6
4334
Τ4
CBT
22,5
79,1
4,8
169,5
3629
Τ4
PRS
22,2
80,9
4,8
183,9
3757
Τ4
PGR
22,5
80
5
185,5
3711
Τ4
CRB
20,8
72,8
15,2
116,8
4592
Τ4
Com o monitoramento dos poluentes atmosféricos foi possível a classificação das categorias
de corrosividade estimadas das atmosferas em relação aos dados atmosféricos, de acordo com a
norma NBR 14643 [6]. Essa classificação é apresentada na Tabela 3.
Tabela 3. Categoria de corrosividade estimada da atmosfera para Região de Campinas e Baixada
santista, onde tempo de superfície úmida (t), teor de sulfatos (A) e teor de cloretos (B).
Agressividade ambiental e corrosividade
t
ECA
A
B
Aço
SE CBT t4
sta
Santi
da
(h/ano)
90 Aço
(mg/m2.dia)
(mg/m2.dia)
µm
µm
A0
B0
C3
C3
120
Campinas
de
Região
SE PRS t4
A0
B0
C3
C3
SE PGR t4
A0
B0
C3
C3
SE TQR t4
A0
B0
C3
C3
SE TNQ t4
A0
B1
C3
C3
SE CRB t4
A0
B1
C3
C3
Os valores de corrosividade média no período estudado estão apresentados na Tabela 4.
Tabela 4. Taxa de corrosão do aço galvanizado na Baixada Santista e Região de Campinas no
período estudado.
Taxa de corrosão Aço Taxa de corrosão Aço
Campinas
Região
de
Baixada Santista
ECA
90 µm (g/m².a)
120 µm (g/m².a)
TQR
5,68
6,203
TNQ
5,63
6,107
CRB
9,56
9,215
CBT
16,84
14,58
PRS
10,51
12,09
PGR
15,99
16,75
A Tabela 5, apresenta a classificação da corrosividade atmosférica para o zinco de em função
da taxa de corrosão anual na Baixada Santista e na Região de Campinas, conforme a norma NBR
14643 [6].
Tabela 5. Classificação da atmosfera para o zinco na Baixada Santista e Região de Campinas em
termos da taxa de corrosão.
ECA
Taxa de corrosão
Aço 90 µm (g/m².a)
Classificação
Taxa de corrosão
Aço 90 µm (g/m².a)
Classificação
Baixada Santista
Campinas
de
Região
CBT
16,84
C4
14,58
C3
PRS
10,51
C3
12,09
C3
PG
15,99
C4
16,75
C4
TQR
5,68
C3
6,203
C3
TNQ
5,63
C3
6,107
C3
CRB
9,56
C3
9,215
C3
Conclusão
Nas ECA’s, TQR, TNQ, CBT e PRS, a taxa de corrosão do aço galvanizado de 120 µm foi
maior do que a do aço de 90 µm de espessura de revestimento de zinco, sendo então que a
espessura do revestimento não foi relevante para o processo de corrosão nos ambientes em que
estão inseridos, porém os valores encontrados são parciais, ainda não conclusivos.
Nas estações de CBT e CRB, verificou-se maior corrosividade no aço que apresentava
menor espessura de revestimento galvânica.
Acredita-se que com mais tempo de exposição dos metais aos seus ambientes corrosivos
poderemos observar a influência direta da taxa de corrosão com a a espessura do revestimento de
zinco.
Porém poderá ser observado melhores resultados com tempos mais prolongados de
exposição do metal nessas atmosferas corrosivas
AGRADECIMENTOS
Agradeço
ao
PIBITI/CNPq,
Programa
Institucional
de
Bolsas
de
Iniciação
em
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, e ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de infraestrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
1. ASM INTERNATIONAL HANDBOOK. Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection. 9th
ed. v. 13 A, USA. 2003. p. 2596
2. E. D. KENNY, C. M. GARCIA, K. F. PORTELLA, Classificação das estações de corrosão
atmosférica, segundo a agressividade do ambiente. COPEL/LAC, COM. TÉC. 0021/1990.
3. BRAMBILLA, K. J. C.; investigação do grau de corrosividade sobre materiais metálicos das redes
aéreas de distribuição de energia elétrica (rd) da região metropolitana de salvador-ba. Dissertação
(Mestrado). Universidades Federais do Paraná, 2005.
4. ASSOCIAÇÂO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 6209: materiais metálicos não
revestidos - ensaio não acelerado de corrosão atmosférica. Rio de Janeiro, 1986, 5 p.
5. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 6210: preparo limpeza e avaliação da
taxa de corrosão de corpos de prova em ensaios de corrosão atmosférica. Rio de Janeiro, 1982, 16 p.
6. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 14643: Corrosão Atmosférica classificação da corrosividade de atmosferas. Rio de Janeiro, 2001, 11 p.
Estudo da degradação das baterias de íons de lítio para desenvolvimento de testes acelerados.
Autor: Wallace Augusto Boeck
CNPq
103745/2011-4 Endereço Eletrônico: [email protected]
Endereço
Eletrônico:
[email protected]
Departamento: Engenharia Química
Palavras-chave: Espectro de impedância eletroquímica, Impedância potenciostática, Bateria de Íon LítioCobalto.
RESUMO ESTENDIDO
As baterias de Íon Lítio vem sendo usada em equipamentos eletrônicos cada vez mais. É
uma bateria recarregável que em comparação as outras possui uma maior capacidade de
armazenamento de energia por unidade de volume e apresenta outras vantagens. A primeira bateria
de íon lítio a ser comercializada foi na década de 90, pela Sony Corporation e desde então essas
baterias vem ganhando cada vez mais o mercado não só de eletrônicos e portáteis, mas também
com outras aplicações como, por exemplo, o carro elétrico. O nome “baterias de íon lítio” define as
baterias em que o anodo se encontra na forma de íons intercalados numa matriz de outro elemento.
A matriz mais utilizada para intercalar o lítio é em um material composto a base de carbono, como o
grafite. O princípio de funcionamento destas baterias ocorre da seguinte maneira: durante a carga a
bateria é ligada a uma fonte de energia externa, os íons de lítio do eletrodo positivo se deslocam
através de um eletrólito condutor de íons até o eletrodo negativo onde se intercalam na matriz de
carbono. Neste processo, os elétrons são forçados a percorrer o circuito externo. Durante a descarga
é executado o processo inverso.
As primeiras a serem comercializadas foram as baterias de Lítio-Cobalto (LiCoO2) e
atualmente são as mais utilizadas. O eletrodo positivo é composto de um óxido de lítio-cobalto
(LiCoO2) que apresenta uma boa performance elétrica e de segurança, é facilmente preparado e é
praticamente insensível a pequenas variações no processo de produção. As baterias de Íon Lítio
utilizadas nos testes foram baterias de Lítio-Cobalto.
As baterias de íon lítio-cobalto geram um potencial muito elevado (chegando até 4,3 V contra
Li/Li+) quando oxidado durante a carga. Este foi o primeiro eletrodo positivo comercial lançado pela
Sony devido sua habilidade de liberar quase metade dos átomos de lítio por mol e de oxidar metade do
cobalto a seu estado tetravalente, resultando inicialmente numa capacidade especifica de,
aproximadamente, 140 Ah/kg e numa densidade especifica de carga de 690 Ah/l. Atualmente sua
densidade de energia chega aos 160 Wh/kg sendo que o limite previsto para esta tecnologia é de 250
Wh/kg.
Já o eletrodo negativo das baterias de lítio-cobalto é geralmente de grafite (LiC6). A grande
vantagem deles é que as variações de volume são da ordem de 10%. Esta é a chave do conceito das
baterias e íon lítio, pois a interfase eletrolítica sólida (SEI), que se forma sobre a superfície do eletrodo
negativo pela reação com o eletrólito, não é destruída durante a ciclagem. Se a SEI fosse destruída
pelas variações de volume haveria um pequeno consumo de lítio a cada ciclo para reparar a interfase o
que levaria a uma rápida perda de capacidade e a uma baixa vida cíclica. Este mecanismo de quebra
da SEI é um dos principais motivos da perda de capacidade em baterias produzidas com baixa
qualidade. Em geral, a maioria dos eletrodos negativos das baterias de íon lítio é feita atualmente de
grafite, onde suas capacidades podem chegar a aproximadamente 300 Ah/kg. Estes eletrodos
negativos de grafite vem sendo mais utilizados pois sua estrutura de carbono é a mais ordenada e na
prática é a que apresenta os patamares de descarga mais planos.
Um dos maiores problemas apresentados por todas as baterias de lítio, é a perda de
capacidade quando armazenadas ou quando cicladas.
Em todos os casos, esta perda de capacidade é decorrente de múltiplos processos. Tendo três
como principais:
1. Dissolução de íons dos eletrodos no eletrólito com a redução da condutividade do eletrólito.
2. Instabilidade do eletrólito, que se decompõe aumentando sua resistência.
3. Distorção física da estrutura dos eletrodos que termina com a desagregação dos mesmos.
A bateria comercial do tipo 18650-LiCoO2 (NEC - Moli Energy), apresenta perdas de
capacidade da ordem de 0,025% por ciclo a 21 oC e 0,030% por ciclo a 45 oC. Após 500 ciclos estas
baterias apresentariam perdas de capacidade de 12,5% a 21 oC e de 15% a 45 oC.
É necessário monitorar o estado de degradação destas baterias para o bom funcionamento
dos equipamentos que as utilizam como fonte de energia. Tendo isso em vista foi desenvolvido o
presente trabalho, cujo objetivo principal é o de monitorar o estado de saúde de baterias de lítio,
utilizando espectroscopia de impedância eletroquímica, ao longo de ciclos de carga e descarga.
Antes de se fazer qualquer teste, houve um cuidado muito grande e essencial para a
confiança nos resultados com a forma em que estas baterias seriam testadas, pois os testes de
impedância potenciostatica são muito sensíveis.
Primeiramente houve testes para avaliação do suporte a ser utilizado, onde se fez medidas
de impedância potenciostática com três tipos de suporte utilizando três amostras de baterias em três
estados de carga. O objetivo desta primeira etapa é o de adequação da estrutura experimental
utilizada. O resultado foi plotado em um gráfico de Nyquist onde se fez a comparação de todos.
O gráfico abaixo mostra o suporte escolhido com três amostras de baterias em um mesmo
estado de carga.
Baterias distintas em um mesmo estado de carga no suporte escolhido.
Este suporte foi o escolhido para realizar as medidas, pois foi o que apresentou maior
reprodutibilidade nos resultados observados.
Após os testes do suporte, começou-se a realizar testes em distintos estados de carga.
Carregava-se a bateria até 100%, media-se a sua impedância potenciostática, em seguida a
descarregava até 50% da carga, media-se novamente a impedância e depois descarregava-se a
bateria até um estado totalmente descarregado e media-se pela ultima vez a impedância da bateria.
As descargas foram feitas em regime de descarga C5, ou seja, descarga total da bateria em cinco
horas, sendo 150 minutos de descarga de 100% a 50% e mais 150 minutos de descarga de 50% a
0% de carga.
Realizou-se os testes com as seis amostras de baterias e plotou-se o gráfico de cada bateria
separadamente, comparando a própria bateria em 3 estados de carga. Verificou-se que os espectros
apresentam-se de forma semelhante. Logo após, plotou-se o gráfico comparativo entre as diversas
baterias no mesmo estado de carga e notou-se que mesmo as baterias sendo idênticas, os espectros
apresentaram uma diferença que pode chegar a 0,04 ohms.
Após realizar os testes e plotar os gráficos, pode-se observar que mesmo as baterias sendo
do mesmo fabricante e do mesmo material, os espectros apresentaram uma diferença mínima, e
seguem um mesmo padrão.
Ao longo de uma descarga, o espectro de impedância de uma bateria varia relativamente
pouco até próximo à situação de completa descarga. Prosseguindo com a descarga, no entanto, se
observa uma grande variação na impedância.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, ao LACTEC pelo apoio acadêmico, de infra-estrutura e
financeiro para a elaboração deste projeto de pesquisa.
REFERÊNCIAS
[1]
INFO, junho 2009. http://www.Info.abril.com.br.
[2]
G. Ceder and B. Kang. Battery materials for ultrafast charging and discharging. Nature 458,
(2009) 190-193.
[3]
A.G.Richie, Recent developments and future prospects for lithium rechargeable batteries, Power
Sources 18, in: Proceedings of the 22 nd International Power Sources Sysmposium, Manchester, J.
Power Sources 96 (april 2001) 1-4.
[4]
C.S.Johnson. J. Power Sources 165 (2007) 559-565. T. Ohzuku and R. J. Brodd. J. Power
Sources 174 (2007) 449-456.
AVALIAÇÃO DE MATERIAIS POLIMÉRICOS APERFEIÇOADOS PARA APLICAÇÃO EM ISOLADORES DE
PINO
Autor: Walter Paulo Travensolli
CNPq
147099/2010-2
Endereço
[email protected]
Área de conhecimento: Engenharia elétrica 3.04.00.00-7 e Materiais dielétricos 3.04.01.04-6
Palavras-chave: Dielétricos, novos materiais, envelhecimento.
INTRODUÇÃO
Isoladores poliméricos tipo pino são amplamente utilizados em redes aéreas compactas. Para
que estes equipamentos tenham elevado desempenho em campo é necessário que possuam
determinadas características mecânicas e elétricas, entre as quais se podem citar elevada
resistividade (volumétrica e superficial) e resistência ao trilhamento elétrico. O trilhamento elétrico
pode ser definido como a formação de um caminho condutor permanente através da superfície do
isolante, resultado da degradação devido à ação das descargas superficiais. Ele varia de acordo com
a intensidade do campo elétrico superficial, magnitude da corrente superficial e do estado das
descargas superficiais induzidas pelo campo elétrico e corrente superficial, todas as quais sendo
influenciadas pela presença de contaminantes e pela umidade na superfície do material. Alguns
contaminantes que induzem o fenômeno de trilhamento são os sais, a poeira, a umidade e os
agentes químicos atmosféricos. Quando este fenômeno ocorre numa região localizada, tem-se a
erosão. A contaminação atmosférica na forma de poluição e a umidade promovem a formação de um
filme contínuo, com baixa resistividade superficial, criando condições para fluir correntes entre pontos
com diferentes potenciais. Esta baixa resistividade superficial implica em alta corrente superficial e
alta dissipação de calor, causando perda da solução deste filme contínuo. Como esta evaporação da
solução não é uniforme ocorre formação de bandas secas, que interrompem a corrente superficial.
Ocorre então um aumento de tensão elétrica nestas regiões, a qual é suficiente para iniciar a
ocorrência de descargas na superfície do material, na região entre as bandas secas. Estas descargas
alcançam elevadas temperaturas, causando a formação de erosão e trilhas de material orgânico
carbonizado. A ruptura completa da superfície do material ocorre quando uma trilha de material
orgânico propaga-se por toda extensão do material. É sugerido pela literatura que a resistência ao
trilhamento elétrico é um indicativo importante do desempenho da isolação para uso externo [1-6].
Neste trabalho foram avaliadas resistividade volumétrica e superficial e resistência ao
trilhamento elétrico de 13 diferentes formulações de um material polimérico aperfeiçoado, que está
sendo desenvolvido para aplicação em isoladores tipo pino.
Eletrônico:
OBJETIVOS
O objetivo principal deste trabalho é avaliar em laboratório as propriedades elétricas de um
material polimérico aperfeiçoado desenvolvido para aplicação em isoladores tipo pino, os quais são
amplamente utilizados em redes aéreas compactas.
METODOLOGIA
Por meio de parceria LACTEC-UFSCar foram desenvolvidas 13 formulações de um material
polimérico aperfeiçoado para aplicação em isoladores tipo pino. A partir das formulações
desenvolvidas foram confeccionados corpos de prova em forma de placas para caracterização e
avaliação de desempenho em laboratório. Este trabalho está focado na avaliação das propriedades
elétricas, particularmente a resistividade e a resistência ao trilhamento elétrico e erosão. Os ensaios
de resistividade foram realizados com base na norma ASTM D257 [7] e os ensaios de trilhamento
foram executados de acordo com a norma NBR 10296 [8]. De acordo com a normalização vigente,
um material utilizado para isoladores poliméricos tipo pino deve ter classe de trilhamento de 2,75 kV.
Vale ressaltar que o comitê de estudos da ABNT já está estudando ampliar este valor para 3 kV. A
Figura 1 ilustra o arranjo experimental utilizado para o ensaio.
Figura 1 – Arranjo experimental para ensaio de trilhamento elétrico.
RESULTADOS
Todas as formulações testadas apresentaram elevada resistividade volumétrica e superficial,
na ordem de 1018 Ω.cm e 1017 Ω, respectivamente.
A Tabela 1 apresenta os resultados dos ensaios de trilhamento elétrico.
Tabela 1 – Resistência ao trilhamento elétrico.
Amostra
Classe de resistência ao trilhamento
Observações
elétrico (kV)
HDPE
2,5
Não suportou dois patamares (mínimo)
F1
2,75
Aprovado
F2
2,75
Aprovado
F3
2,5
F4
2,5
F5
2,5
F6
2,5
F7
2,5
F8
2,5
F9
2,5
F10
2,75
Aprovado
F11
-
Não suportou nem o 1º patamar
F12
2,75
Aprovado
CONCLUSÕES
De acordo com os resultados obtidos somente as formulações F1, F2, F10 e F12 atendem às
características de resistência ao trilhamento elétrico necessárias para aplicação em isoladores
poliméricos tipo pino. Apesar deste resultado, melhorias devem ser realizadas para que o material
atinja o patamar de 3 kV.
AGRADECIMENTOS
Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, e ao LACTEC, pelo apoio financeiro, acadêmico e de
infraestrutura para a elaboração deste projeto de pesquisa e desenvolvimento.
REFERÊNCIAS
[1] SEGATTO, A. G. Estudo e Projeto de Rede Elétrica Compacta Protegida. Monografia (Conclusão
de Curso em Engenharia Elétrica). Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2008.
[2] MUNARO, M. Desenvolvimento de blendas de polietileno com desempenho aperfeiçoado para
utilização no setor eletrico. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência dos Materiais). Programa de
Pós-Graduação em Engenharia - PIPE, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2007.
[3] FAGUNDES, R. C. Avaliação de Acessórios Poliméricos de Redes Compactas Protegidas por
Meio de Ensaio de Multiestressamento e Simulação Computacional. Dissertação (Mestrado em
Engenharia e Ciência dos Materiais). Programa de Pós-Graduação em Engenharia – PIPE.
Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 2008.
[4] N. Yoshimura, S. Kumagai, B. N. Du. Research in Japan on the Tracking Phenomenon of Electrical
Insulating Materials. IEEE El. Ins. Magazine, v. 13, n. 5, p.8-18, 1997.
[5] R. Raja Prabu. Theoretical Correlation amongst Electrical and Mechanical Characteristics os
Polymeric Housing Materials for Outdoor Insulators. IEEE TDEI, v. 15, n. 3, p. 771-782, 2008.
[6] A. M. Piah, A. Darus. Modelling Leakage Current and Electric Field Behaviour of Wet
Contaminated Insulators. IEEE Trans. Power Delivery, v. 19, p. 432-433, 2004.
[7] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Standard Test Methods for DC
Resistance or Conductance of Insulating Materials. ASTM D257, 1993.
[8] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Material Isolante Elétrico – Avaliação de
sua Resistência ao Trilhamento Elétrico e Erosão sob Severas Condições Ambientais. NBR 10296,
1988.

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