PPGEM - Doutorado em Engenharia Mecânica
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Navegando PPGEM - Doutorado em Engenharia Mecânica por Autor "Almeida, Igor Marcel Gomes"
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Tese Análise termo-reológica de nanolubrificantes para compressores de refrigeração aditivados com nanotubos de carbono(2016-12-16) Azevedo, Valério Fernandes de; Fontes, Francisco de Assis Oliveira; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga; ; http://lattes.cnpq.br/8673332414572221; ; http://lattes.cnpq.br/9043538628554844; ; http://lattes.cnpq.br/9300959808630479; Souza, Luiz Guilherme Meira de; ; http://lattes.cnpq.br/0801747108308706; Fontes, Lucio Ângelo de Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/6626062514308083; Almeida, Igor Marcel Gomes; ; http://lattes.cnpq.br/2914541046309057; Martins, Washington Luiz da Silva; ; http://lattes.cnpq.br/9222200117717454Nanofluidos (NFs) são soluções compostas pela adição de um pequeno volume de nanopartículas (NPs) a fluidos convencionais e possuem aplicações em seguimentos distintos da engenharia. Neste trabalho, realizou-se uma análise experimental do comportamento reológico e tribológico de NFs de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) em óleos lubrificantes utilizados em compressores herméticos de refrigeração comercial. Inicialmente, o estudo foi realizado em óleos minerais tipo ISO 68 e posteriormente o fluido base utilizado foi o óleo sintético poliolester (POE). A análise realizada para o óleo POE foi dividida em duas etapas, na primeira o objetivo foi escolher a fração volumétrica mais eficaz termodinamicamente, assim, foram preparadas quatro amostras de NFs nas frações de 0,3, 0,4, 0,5 e 0,6 g/L, através dos processos de sonicação e agitação rotativa, com tempo de 24 horas em cada etapa. Ao compararmos o desempenho de cada amostra com o óleo POE puro, a amostra aditivada por 0,4 g/L de NTCPM demonstrou ter melhor desempenho reológico e após ser ensaiada em bancada de lubricidade de alta frequência, apresentou melhores resultados tribológicos que o lubrificante convencional. Após a definição da fração volumétrica, foram preparadas mais sete amostras do NF em estudo variando-se apenas seu tempo de sonicação, mantendo-se o tempo utilizado anteriormente para o processo de agitação rotativa. A estabilidade mecânica das sete amostras foi analisada em um período de noventa dias através dos ensaios Particle Sizing e Potencial Zeta que indicaram uma influência do tempo de sonicação na estabilidade mecânica do nanolubrificante, evidenciando-se que a melhor faixa temporal para a realização deste processo é entre 14 e 17 horas.Tese Análise tribo-termodinâmica da aplicação de nanopartículas de Al2O3 como aditivo lubrificante em compressor hermético de refrigeração(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-12-15) Almeida, Igor Marcel Gomes; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga; Medeiros, João Telesforo Nóbrega de; ; http://lattes.cnpq.br/3206952338356447; ; http://lattes.cnpq.br/8673332414572221; ; http://lattes.cnpq.br/2914541046309057; Fontes, Francisco de Assis Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/9043538628554844; Ramalho, Eduardo Galvão; ; Ramalho, Eduardo Galvão; Bandarra Filho, Enio Pedone; ; http://lattes.cnpq.br/8157552858330455A performance termodinâmica de um sistema de refrigeração pode ser melhorada se a redução no trabalho de compressão for obtida por uma determinada técnica, para uma taxa de remoção de calor específica. Este trabalho analisa o efeito da dispersão, em pequena concentração, de nanopartículas de Al2O3 (50 nm de dâmetro) no lubrificante baseado em óleo mineral sobre: a viscosidade, condutividade térmica e características de lubrificação, bem como na performance global (baseada na segunda lei da termodinâmica) do sistema de refrigeração utilizando R134a ou R600a como refrigerantes. O estudo analisou as influências das variáveis: i) carga de refrigerante (100, 110, 120 e 130 g), ii) velocidade de rotação do forçador do condensador (800 e 1100 RPM) e iii) concentração de nanopartículas (0,1 e 0,5 g/L) sobre a performance do sistema utilizando o método Taguchi numa matriz de ensaios L8, tendo como critério ―menor irreversibilidade é melhor‖. Foram realizados ensaios de abaixamento de temperatura e ciclagem conforme normas NBR 12866 e NBR 12869, respectivamente, para avaliar os parâmetros operacionais de: porcentagem de funcionamento, número de ciclos por hora, pressões de sucção e descarga, temperatura do cárter do compressor, temperatura de evaporação, temperatura de condensação, consumo de energia até set-point, consumo total de energia e potência consumida. Para fins de avaliação das características de lubrificação dos nanolubrificantes utilizados no compressor, foram realizados ensaios acelerados em uma bancada de HFRR. Em cada ensaio de 60 minutos, lubrificado por um nanolubrificante com determinada concentração (0; 0,1 e 0,5 g/L), com três repetições, uma esfera (diâmetro 6,00±0,05 mm, Ra 0,05±0,005 μm, aço AISI 52100, E = 210 GPa, HRC 62±4) deslizava sobre um disco plano (ferro fundido cinzento FC200, Ra < 0,5±0,005 μm) em um movimento alternado com amplitude de 1 mm, frequência de 20 Hz e carga normal de 10 N. Os sinais de coeficiente de atrito e formação de filme foram registrados por sensores acoplados ao sistema HFRR. Observou-se uma tendência pouco comentada na literatura: a de redução da viscosidade do nanolubrificante com a presença de baixas concentrações de nanopartículas. Constatou-se a tendência dominante na literatura, aumento da condutividade térmica com o aumento da fração em massa de nanopartículas no fluido base. Outro fato constatado é o crescimento expressivo da condutividade térmica do nanolubrificante com o aumento da temperatura. A velocidade de rotação do ventilador do condensador é o parâmetro de maior influência (46,192 %) na performance termodinâmica do refrigerador, seguido da carga de R600a (38,606 %). A concentração de nanopartículas de Al2O3 no lubrificante desempenha a menor influência na performance do sistema, com 12,44%. Os resultados de consumo de energia indicam que a adição de nanopartículas ao lubrificante (0,5 g/l), juntamente com o R600a, permitem reduzir o consumo do refrigerador em 25,9%, com relação ao R134a e lubrificante POE. Somente a adição de nanopartículas de Al2O3 ao lubrificante resulta em redução de cerca de 5% no consumo.Tese Avaliação experimental de nanolubrificante híbrido composto de Al2O3 e grafite(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-07-07) Holanda, Raphael Araújo de; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga; Fontes, Francisco de Assis Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/9043538628554844; ; http://lattes.cnpq.br/8673332414572221; ; http://lattes.cnpq.br/5632792751894790; Alves, Salete Martins; ; http://lattes.cnpq.br/8550161853747323; Bandarra Filho, Enio Pedone; ; http://lattes.cnpq.br/8157552858330455; Almeida, Igor Marcel Gomes; ; http://lattes.cnpq.br/2914541046309057Nanolubrificantes híbridos são obtidos pela adição de dois ou mais tipos dissimilares de nanopartículas ao lubrificante base e possuem inúmeras aplicações em diversos seguimentos da engenharia. Nesta pesquisa foi avaliado uma nova composição de nanolubrificante híbrido a partir da adição das nanopartículas de Al2O3 e grafite, variando as concentrações de 0,1 g/L a 2,0 g/L na razão em massa de 50/50, a um óleo lubrificante POE para aplicação em sistema de refrigeração. As nanopartículas de alumina foram adquiridas comercialmente, enquanto que as nanopartículas de grafite foram desenvolvidas em moinho planetário de alta energia, sendo ambas as nanopartículas caracterizadas através dos ensaios de MEV, MEV-FEG, DRX, FRX, EDX e tamanho de partícula. Foram preparadas as amostras dos nanolubrificantes híbridos através do método de dois passos com duração de 24 horas na etapa de sonicação e 24 horas na etapa de agitação rotativa. Posteriormente as amostras de nanolubrificantes híbridos foram avaliadas com relação à estabilidade através dos ensaios de inspeção visual, tamanho de partícula, potencial Zeta e potencial hidrogeniônico. Também foram submetidas às análises experimentais para mensuração das propriedades termo-reológicas, através dos ensaios de densidade, condutividade térmica, viscosidade dinâmica, tensão de cisalhamento e taxa de deformação, assim como a análise de desempenho tribológico para caracterização da eficiência do nanolubrificante híbrido em comparação ao óleo lubrificante POE de referência. A partir das avaliações desenvolvidas nesta pesquisa, concluiu-se que as alterações observadas nas propriedades termo-reológicas e de desempenho tribológico dos nanolubrificantes híbridos propostos, não foram positivas em relação ao óleo lubrificante POE de referência.Tese Blendas de isolante térmico para aplicação em tubulações de vapor na indústria do petróleo(2016-07-29) Neves, Elierton Evangelista das; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga; Medeiros, João Telesforo Nóbrega de; ; http://lattes.cnpq.br/3206952338356447; ; http://lattes.cnpq.br/8673332414572221; ; http://lattes.cnpq.br/4514109541298276; Fontes, Francisco de Assis Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/9043538628554844; Almeida, Igor Marcel Gomes; ; http://lattes.cnpq.br/2914541046309057; Fontes, Lúcio Angelo de Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/6626062514308083; Souza, Luiz Guilherme Meira de; ; http://lattes.cnpq.br/0801747108308706; Santos, Natanaeyfle Randemberg Gomes dos; ; http://lattes.cnpq.br/0174046631340409O propósito deste trabalho é descrever os procedimentos de desenvolvimento de um material alternativo para isolamento térmico a alta temperatura de tubulações de distribuição e injeção de vapor mediante o reaproveitamento do refugo de materiais isolantes comerciais tais como o silicato de cálcio e a lã de rocha associados em forma de blendas com o rejeito de perfuração de poços de petróleo terrestre. Este trabalho dividiu-se em três principais partes, a primeira refere-se à coleta e preparação das amostras de materiais como encontrado em campo, ou seja, materiais que já foram submetidos às altas temperaturas de processo, a segunda foi o planejamento com o auxílio do software comercial para planejamento de experimentos Design-Expert® V10 e execução dos ensaios de determinação da condutividade térmica para as composições planejadas com o uso do equipamento medidor de condutividade térmica KD2-Pro da empresa Decagon Devices, Inc., os resultados destes ensaios foram realimentados no Design-Expert® V10 para geração de um modelo matemático com saída gráfica das curvas de nível que representam as blendas ternárias e por fim executou-se uma simulação numérica em regime permanente com o uso do software comercial Ansys® para comprovar teoricamente a aplicabilidade do novo material como isolante térmico para conservação de energia e proteção pessoal. Os resultados obtidos na simulação numérica apontaram que foi atingida uma temperatura média máxima de 57,3ºC e 59,3ºC nos ensaios experimentais na superfície de uma proteção mecânica em alumínio do isolamento térmico projetado com uma espessura 38,1 mm e aplicado a uma tubulação de aço carbono diâmetro nominal três polegadas sch. 80 quando submetida a uma temperatura de 313ºC.Tese Obtenção e caracterização de nanolubrificantes utilizados em refrigeração aditivados com nanoparticulas de Índio (In)(2017-05-03) Sousa, Eduardo Henrique Viana de; Fontes, Francisco de Assis Oliveira; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga; ; http://lattes.cnpq.br/8673332414572221; ; http://lattes.cnpq.br/9043538628554844; ; http://lattes.cnpq.br/3679876464316507; Almeida, Igor Marcel Gomes; ; http://lattes.cnpq.br/2914541046309057; Fontes, Lucio Angelo de Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/6626062514308083; Azevedo, Valério Fernandes de; ; http://lattes.cnpq.br/9300959808630479A crescente demanda por produtos com maior performance, menor custo de fabricação, menos impactantes ao meio ambiente que sejam mais eficientes energeticamente, têm fomentado pesquisas em diversas áreas da nanociência e nanotecnologia (N&N), visando sobrepujar estas limitações ou agregando as principais vantagens dos nanocompósitos e nanofluidos (NF) os quais tem sido extensivamente aplicados nas indústrias. O objetivo deste trabalho foi estudar as características de nanolubrificantes (NL) aditivado com nanopartículas (NPs) de índio (In), para poder contribuir com a redução significativa do tamanho, peso e custos dos sistemas de transferência de calor, tendo estes uma melhor estabilidade mecânica, uma menor resistência ao atrito e desgaste, e que possuia uma melhor aderência em regime de lubrificação limite. Para estes fins, após a aquisição das NPs de In, foram preparados três nanolubrificantes (NLs) distintos, adicionando-se 0,3 g/L aos óleos de compressores de refrigeração herméticos o ISO68, ISO32, e o Poliol Éster (POE). Após o processo de preparação que consiste na desfragmentação e homogeneização, cada composto foi ensaiado em banho termostático e com o auxílio de um reômetro e um condutivímetro, foi mensurados os valores relativos às suas propriedades térmicas, para comprovar as propriedades requisitadas. A estabilidade mecânica foi verificada através de comparações cronológicas, potencial zeta e aglomeração de partículas, após passou-se por ensaios de lubricidade utilizando-se os tribômetos de sonda com movimento alternado em alta frequência (High Frequency Reciprocating Rig – HFRR) e ensaio de pino contra disco para análise de desempenho tribológico. Os corpos de prova dos ensaios foram analisados em MEV (Microscopia eletrônica de varredura) e EDS (Espectrômetro de Dispersão de Energia) para comprovação dos resultados, onde foram realizadas analises dos modelos desenvolvidos, levando em consideração parâmetros como: coeficiente de fricção, força de atrito, desgaste etetivo, composição final dos corpos de prova a aglomeração das partículas nos NLs, a temperatura e a viscosidade do fluido, e movimento Browniano das partículas, entre outros. Os NLs compostos por In foram viáveis, não se fazendo necessária a utilização de tensoativos para melhorar a sua estabilidade, pois apresentaram resultados satisfatórios nos ensaios tribológicos, mostrando-se com propriedades de lubrificantes de extrema pressão (EP), melhorando significativamente o desempenho tribológico. Assim, torna-se viável a utilização NLs gerados a partir de NP de In na lubrificação de compressores herméticos de refrigeração.