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A erosão é um processo natural que age sobre os solos e as rochas para modificação do relevo da terra e o tipo de solo da área é um fator que influencia sua ocorrência e intensidade. A erodibilidade é um índice que explicita a vulnerabilidade do solo em sofrer um processo erosivo, relacionando as características físico-químicas do solo e/ou o estado de cobertura da terra. O trabalho foi realizado em uma propriedade rural, localizada no Distrito de Amadeu Amaral, no município de Marília/SP e visou a análise física do tipo de solo, sua caracterização e a constatação do coeficiente de permeabilidade do solo, a fim de compreender a relação entre o processo erosivo recorrente e as características do solo. Para isso, foram realizadas análises morfológicas, texturais e do fracionamento utilizando os métodos da EMBRAPA (1997) e um ensaio de permeabilidade. Com a realização do trabalho, percebeu-se que as características do solo atribuem a ele grande susceptibilidade a processos erosivos, o que contribuiu, juntamente com as influências antrópicas, para a aceleração da erosão na área.

Este trabalho é parte de um projeto de desenvolvimento de filtros cerâmicos para a remoção de material particulado disperso em correntes gasosas em temperaturas elevadas. Os filtros cerâmicos utilizados para esta finalidade devem apresentar elevada porosidade aliada a uma distribuição homogênea de poros interconectados, resultando em estrutura permeável e com boa resistência mecânica e eficiência de coleta. Uma rota de processamento recentemente desenvolvida é utilizada para o processamento das peças, já que permite a obtenção de todas as características requeridas para uma filtração eficiente. Nesta técnica, os materiais porosos são processados a partir da incorporação de espumas aquosas em uma suspensão cerâmica de alumina e consolidados a partir da adição de cimento aluminoso. Comparado com outras rotas de processamento, este processo é mais atrativo, pois permite a fabricação de peças com geometrias complexas, economicamente viáveis e sem utilização de aditivos tóxicos. O objetivo deste trabalho foi otimizar a composição cerâmica de modo a atender aos requisitos de permeabilidade do filtro, tendo como base sua operação econômica em temperaturas elevadas em processos como incineração de resíduos, produção de cimento ou queima de biomassa em caldeiras em plantas químicas.This work is part of a project to develop ceramic filters to treat flue gases from cement plants, biomass boilers and waste incinerators. Ceramic filters used for these purposes must present high porosity, homogeneous porous distribution (interconnected) to result in bodies with high mechanical strength, permeability and collection efficiency for fine particles. A method recently developed has been used for the filters processing. In this new processing route, the porous samples were prepared through the incorporation of aqueous foams into alumina-based suspensions. Compared to other techniques, this process seems to be an attractive and cost effective solution for fabricating complex shaped bodies, without toxic admixtures. The procedure to establish the required features of the filtering membrane for a desired flow condition is described, as well as the experimental work to produce and select the ceramic membranes with such requirements.

Neste trabalho, filtros com estrutura fibrosa foram produzidos utilizando-se matéria-prima de baixo custo, disponível comercialmente e caracterizados para aplicações em filtração de aerossóis. Mantas refratárias sílico-aluminosas comerciais foram prensadas uniaxialmente, utilizando-se 10% em massa de acetato de polivinila como ligante. Nesta etapa, as amostras foram submetidas à compactação com diferentes pressões para obtenção de diferentes porosidades. Após a prensagem, as amostras foram submetidas a um tratamento térmico a 500 ºC durante 1 h para a degradação do polímero. Subseqüentemente, as amostras foram sinterizadas a 1200 ºC durante 1 h, resultando em uma estrutura fibrilar porosa, composta por mulita (3SiO2.2Al2O3), com porosidade na faixa de 50 a 75%. A morfologia dos filtros fibrosos foi caracterizada através de microscopia eletrônica de varredura, que revelou uma estrutura tridimensional porosa de fibras interconectadas. A resistência mecânica foi avaliada através de ensaios de compressão e de flexão em quatro pontos. Ensaios de permeabilidade e eficiência de coleta de partículas com diferentes diâmetros foram efetuados e os resultados comparados a filtros comerciais. Os valores obtidos para a permeabilidade e eficiência de coleta estão na ordem de grandeza esperada para filtros de gases, apresentando assim grande potencial para aplicações industriais.Filters with fibrous structure were produced from low cost, commercially available raw materials and characterized for aerosol filtration. Refractory aluminosilicate fibers were uniaxially pressed with polyvinyl acetate as binder. Different pressures were applied, which yielded samples with different porosities. After pressing, the samples were heat treated at 500 ºC during 1 h in air for debinding with subsequent sintering at 1200 ºC for 1 h, which resulted in porous fibrous structures composed mainly by mullite (3SiO2.2Al2O3) with porosity in the range of 50%-75%. The microstructure of the fibrous filters was evaluated by scanning electron microscopy, which revealed a porous morphology comprised by three-dimensional interconnected fibers. Mechanical strength was measured by compressive and 4-point bending tests. Permeability and particle collection efficiency were evaluated and compared with commercially available filters. The permeability and collection efficiency values are in the order of magnitude of cellular supports for aerosol filters and, therefore, suitable for several technological applications.

Espumas vítreas do sistema Li2O-ZrO2-SiO2-Al2O 3 (LZSA) foram produzidas pelo processo gelcasting, associado à aeração de suspensões cerâmicas, sem controle atmosférico. Por meio da adição de diferentes concentrações de agente espumante (Fongraminox) foi possível obter espumas vítreas com densidade relativa variando entre uma estreita faixa (0,10-0,15). As espumas vítreas apresentaram resistência à compressão de 2,5-3,7 MPa, que correspondem a porosidade entre 85 e 89% e macroestrutra com poros aproximadamente esféricos e interconectados. Tais características tornam esses materiais atraentes para as seguintes aplicações tecnológicas: filtros para metais fundidos e gases quentes e, suportes catalíticos.Vitreous foams in the Li2O-ZrO2-SiO2-Al2O 3 (LZSA) system were produced by the gelcasting process with aeration of ceramic suspensions and without atmospheric control. By the addition of different concentrations of foaming agent (Fongraminox) it was possible to attain glass-ceramic foams in a narrow range of relative density (0.10-0.15). The glass-ceramic foams showed compressive strength of 2.5-3.7 MPa, which corresponds to porosity between 85-89%, and macrostructure with pores nearly spherical and interconnected, these characteristics make these materials attractive for the following applications technology: filters of molten metals and hot gas, and catalytic support.

Este trabalho é parte de um projeto de desenvolvimento de filtros cerâmicos para a remoção de material particulado disperso em correntes gasosas em temperaturas elevadas. Os filtros cerâmicos utilizados para esta finalidade devem apresentar elevada porosidade aliada a uma distribuição homogênea de poros interconectados, resultando em estrutura permeável e com boa resistência mecânica e eficiência de coleta. Uma rota de processamento recentemente desenvolvida é utilizada para o processamento das peças, já que permite a obtenção de todas as características requeridas para uma filtração eficiente. Nesta técnica, os materiais porosos são processados a partir da incorporação de espumas aquosas em uma suspensão cerâmica de alumina e consolidados a partir da adição de cimento aluminoso. Comparado com outras rotas de processamento, este processo é mais atrativo, pois permite a fabricação de peças com geometrias complexas, economicamente viáveis e sem utilização de aditivos tóxicos. O objetivo deste trabalho foi otimizar a composição cerâmica de modo a atender aos requisitos de permeabilidade do filtro, tendo como base sua operação econômica em temperaturas elevadas em processos como incineração de resíduos, produção de cimento ou queima de biomassa em caldeiras em plantas químicas.This work is part of a Brazilian project to develop ceramic filters to treat flue gases from cement plants, biomass boilers and waste incinerators. Ceramic filters used for these purposes must present high porosity, homogeneous porous distribution (interconnected) to result in bodies with high mechanical strength, permeability and collection efficiency for fine particles. A method recently developed has been used for the filters processing. In this new processing route, the porous samples were prepared through the incorporation of aqueous foams into alumina-based suspensions. Compared to other techniques, this process seems to be an attractive and cost effective solution for fabricating complex shaped bodies, without toxic admixtures. The procedure to establish the required features of the filtering membrane for a desired flow condition is described, as well as the experimental work to produce and select the ceramic membranes with such requirements.

O estudo dos fenômenos fluido-dinâmicos de escoamento em meios porosos tem sido de grande interesse por diversas áreas das ciências, de forma a se avaliar não só a permeabilidade do material, mas também analisar o comportamento do fluido permeante quando no interior destes materiais. Tratando-se de compósitos à base de cimento, a mensuração da permeabilidade torna-se fundamental para que sua durabilidade possa ser estimada, pois é a permeabilidade que controla a taxa de ingresso e movimentação de agentes deletérios no interior destes materiais. Dessa forma, diversas metodologias e equacionamentos matemáticos têm sido utilizados para prever a permeabilidade de materiais à base de cimento. No entanto, várias discrepâncias e disparidades nos resultados têm sido encontradas. Dentre as metodologias empregadas para mensurar a permeabilidade de meios porosos, encontra-se a desenvolvida por Thenoz, a qual tem demonstrado bons resultados em materiais à base de cimento. Dessa forma, este trabalho visa, por meio de ensaio de permeabilidade ao ar, realizado de acordo com a metodologia de Thenoz, avaliar o comportamento fluido-dinâmico do ar durante o ensaio de permeabilidade em argamassas. Para isto, foram utilizadas argamassas preparadas com dois tipos de cimento Portland (CP II E - 32 e CP III - 32), duas relações água/cimento (0,5 e 0,6) e ensaiadas em idades de 14 e 28 dias. Por meio dos resultados obtidos foi possível observar que durante o escoamento a compressibilidade do ar pode ser ignorada e o regime de escoamento pode ser considerado como laminar, demonstrando que a metodologia proposta por Thenoz e o equacionamento matemático empregado pode resultar em coeficientes de permeabilidade ao ar confiáveis, pois fenômenos e considerações que poderiam influenciar neste tipo de escoamento podem ser negligenciados.Fluid-dynamic phenomena study in porous media flow has been of great interest for diverse areas of sciences. These studies not only have evaluated the permeability of porous media, but also to analyze the behavior of the fluid during the flow. Being about to the cement based materials, the measuring of the permeability becomes basic so that the durability of these can be estimate, therefore is the permeability that controls the rate of ingression and movement of deleterious agents inside these materials. Thus, diverse methodologies and mathematical equations have been used to foresee the permeability of cementitious materials, however, some discrepancies and nonsense in the results have been found. Amongst the used methodologies to measure the permeability of porous media, one meets developed it by Thenoz, which it has demonstrated good results in cement based materials. Thus, this work aims at, by means of assay of permeability to air, carried through in accordance with the methodology of Thenoz, to evaluate the fluid-dynamic behavior of air during the assay of permeability in mortars. For this, mortars prepared with two types of Portland cement of blast furnace (CP IIE-32 and CP III - 32), two relations water/cement (0.5 and 0.6) and ages of 14 and 28 days were used. By means of the gotten results it was possible to observe that during the draining the compressibility of air can be ignored, the regimen of draining can be considered as to plate, demonstrating that the methodology proposal for Thenoz and used mathematical equations can result in coefficients of trustworthy air permeability, therefore phenomena and considerations that could influence in this type of flow can be neglected, in accordance with what it is considered by literature.

Na indústria do alumínio primário, um dos principais responsáveis pela deterioração do revestimento refratário nas cubas de redução eletrolítica é o ataque por banho criolítico com alta concentração de NaF, que penetra e reage com o refratário podendo, em condições extremas, causar a parada prematura de operação da cuba e grandes prejuízos econômicos. Baseando-se nos mais recentes estudos de caracterização de refratários para cubas, uma boa correlação tem sido encontrada entre a resistência à corrosão e a permeabilidade, a qual é calculada pela equação de Forchheimer para a obtenção das constantes k1 Darciana (efeito viscoso) e k2 não Darciana (efeito inercial). Entretanto, na maioria das situações, as medidas da permeabilidade têm sido efetuadas à temperatura ambiente, embora o refratário em uso esteja a superior temperatura. Este trabalho visa avaliar como esta permeabilidade se altera em temperaturas de até 700 ºC buscando, assim, uma melhor correlação dos resultados com as condições reais de operação. Pretende-se também, investigar essa propriedade em refratários empregados no revestimento de cadinhos para o transporte de alumínio líquido, com o intuito de verificar a aplicabilidade da permeametria como uma ferramenta de caracterização desses materiais cujo interesse de aplicação e desenvolvimento tem sido cada vez maior.In the aluminium primary industry, one of the main causes for electrolytic cells lining deterioration is the chemical attack by high NaF content cryolitic bath, that penetrates and reacts with the refractory, shortening the cell’s service life and resulting great economic losses. Based on the most recent studies on characterization of alumino-silicate refractories for aluminum cell linings, a good correlation has been found between its chemical attack by molten fluorides and the permeability, which is calculated by Forchheimer’s equation in order to obtain the Darcian constant k1 (viscous effects) and non-Darcian constant k2 (inertial effects). Nevertheless, in the majority of the situations permeability parameters are obtained at room temperature. This work aims to study how the increasing temperature affects permeability from room temperature up to 700 ºC in these materials, in order to reproduce the operational conditions. It’s also the objective to investigate the permeability of lining refractories for molten aluminum transport crucibles and evaluate the technological viability of such measurement technique for these materials.

The Photoacoustic (PA) technique was used to investigate the structural properties (e.g. open porosity and permeability) of open-pore sintered glasses. This work demonstrates that the photoacoustic signal of open-pore sintered glasses, which are produced with different grain sizes and several degrees of open porosity, is sensitive to the morphology of the open-pore samples. The results obtained by the PA technique were related to results obtained by the Pressure Decay technique, and an excellent correlation was obtained. This demonstrates that PA technique, which is non-intrusive and non-destructive, is promising for application in analysis of porous ceramic structures, even if the sample is semi-transparent.A técnica fotoacústica (PA) foi usada para investigar as propriedades estruturais (isto é, porosidade aberta e permeabilidade) de filtros vítreos. Este trabalho demonstra que o sinal fotoacústico de filtros vítreos, os quais foram produzidos com diferentes tamanhos de grãos e vários graus de porosidade, é sensível à morfologia destes. Os resultados obtidos pela técnica PA foram relacionados com resultados de permeabilidade obtidos pela técnica de decaimento de pressão, resultando em uma ótima correlação. Isto demonstra que a técnica fotoacústica, a qual é não intrusiva e não destrutiva, é promissora para análise de estruturas cerâmicas porosas, mesmo sendo essas semi-transparentes.

A necessidade de redução do consumo energético tem impulsionado a busca por concretos refratários que possibilitem a diminuição do seu tempo de secagem. Todavia, a secagem de concretos refratários é uma das etapas mais críticas de seu processamento. Condições não otimizadas de aquecimento podem gerar riscos consideráveis de explosão. Dentre os fatores que podem afetar esses riscos, a cura em baixas temperaturas tem sido descrita como um fator de grande influência. No entanto, em trabalhos anteriores, os aspectos de permeabilidade, ensaios de explosão ou mecânicos têm sido avaliados isoladamente. Este estudo avalia e discute, de forma sistêmica, o efeito da permeabilidade, da cinética de saída de água, da resistência mecânica e dos perfis de temperatura desenvolvidos na superfície dos corpos-de-prova curados em temperaturas distintas (8 ºC e 50 ºC).The increasing demand for better and cheaper refractory products has motivated the search for safer and shorter drying schedules in the refractory industry. If the drying process is not carefully controlled, the risk of explosive spalling increases considerably. The curing at low temperatures has been pointed as one of the most important factors. Nevertheless, so far, permeability, mechanical resistance and explosion tests has been evaluated separately. This work aims to correlate the former mentioned properties with the dewatering and temperature profile of castables cured at 8 ºC and 50 ºC.

O estado de dispersão das partículas constituintes da matriz de concretos apresenta uma influência direta no comportamento reológico desses materiais, determinando as técnicas que podem ser usadas para a sua aplicação. Diferentes aditivos são utilizados visando uma dispersão eficiente, a qual constitui um requisito importante na otimização do empacotamento das partículas e da resistência mecânica de concretos. Entretanto, a influência desses aditivos nas propriedades de concretos tem sido muito pouco estudada. Neste trabalho investigou-se o efeito de três dispersantes nas propriedades e desempenho na secagem de diferentes composições refratárias. A presença de poliacrilato de sódio resultou em concretos com elevada permeabilidade e maior porosidade. Por outro lado, em composições no sistema Al2O3-MgO a presença de hexametafosfato de sódio proporcionou concretos com permeabilidade extremamente baixa acarretando numa secagem mais lenta, enquanto o ácido cítrico apresentou um desempenho intermediário. Tais efeitos nas propriedades dos concretos foram correlacionados às características intrínsecas dos aditivos.The state of dispersion of the castables matrix particles presents a direct influence in their rheological behavior, determining the techniques that can be used for their installation. Different additives have been used aiming an efficient dispersion, which constitutes an important requirement in the optimization of the particles packing and mechanical resistance of castables. However, the influence of those additives in the castables properties has not been extensively studied. In this work, the effect of 3 dispersants was investigated in the properties and drying behavior of different refractory compositions. The presence of sodium polyacrylate resulted in castables with higher permeability and larger porosity. On the other hand, in Al2O3-MgO compositions the presence of sodium hexametaphosphate provided extremely low permeability castables resulting in a slower drying, whereas the citric acid presented an intermediate behavior. Such effects in the castables properties were correlated to intrinsic characteristics of the additives.

A adição de fibras poliméricas em concretos refratários é reconhecida como um eficiente modo de minimizar os riscos de explosão durante a secagem e aquecimento inicial. Sua atuação está baseada em gerar aumentos de permeabilidade, facilitando a saída do vapor de água pressurizado da estrutura do concreto. Fatores que podem afetar seu desempenho, como teor, tipo e comprimento das fibras empregadas, foram descritos por estudos anteriores dos autores. Até o momento, o modo como esse aumento de permeabilidade altera o processo de secagem não foi explorado de forma sistêmica. Neste trabalho, um mecanismo de atuação foi proposto, correlacionando a magnitude do aumento de permeabilidade gerado, a faixa de temperatura em que ocorre, os resultados de caracterização térmica das fibras de polipropileno empregadas (0,36% volume) e a cinética de desidratação do concreto.

A secagem é uma etapa crítica do processamento de concretos refratários, pois a saída de água contida em sua estrutura pode provocar danos mecânicos ou até mesmo explosões durante o aquecimento inicial. Com a finalidade de minimizar esses problemas, fibras poliméricas têm sido adicionadas à formulação (0,01-0,1% em peso), porém a forma como atuam não foi totalmente esclarecida. O entendimento do efeito das fibras no aumento de permeabilidade dos refratários pode possibilitar o projeto de concretos menos susceptíveis a explosões e que possam ser secos de forma otimizada. Este trabalho investigou a influência da adição de fibras de polipropileno (PP) com diferentes tamanhos (0,1-24 mm, a 0,09% em peso) na permeabilidade de concretos refratários projetados com distribuições granulométricas distintas (modelo de Andreasen q=0,21 e 0,26). As amostras foram avaliadas através de medidas de permeabilidade em baixa (PBT, a 25 ºC) e porosimetria de imersão.

Fibras poliméricas têm sido adicionadas a concretos refratários para aumentar sua permeabilidade e diminuir riscos de explosão durante a secagem. Entretanto, a incorporação das fibras pode dificultar a homogeneização do concreto e reduzir sua trabalhabilidade. Trabalhos anteriores dos autores indicam que a magnitude do aumento de permeabilidade gerado pelas fibras está relacionada, em parte, ao seu comprimento médio final, determinado pelas condições de processamento. O objetivo deste trabalho foi estabelecer relações entre aumento de permeabilidade e condições de processamento para concretos contendo fibras com diferentes comprimentos iniciais. Os aspectos reológicos das misturas foram avaliados em um reômetro para concretos desenvolvido pelo Grupo de Engenharia de Microestrutura de Materiais (GEMM). Duas formas de processamento foram investigadas: adição das fibras ao material seco e adição após mistura e homogeneização do concreto. Os valores de permeabilidade foram calculados utilizando-se a equação de Forchheimer. Os resultados mostraram que os métodos de adição das fibras geraram diferentes níveis de cisalhamento e de redução dos comprimentos iniciais. Observou-se, também, que fibras mais longas (12 e 24 mm) consumiram mais energia durante a mistura e apresentaram menores níveis de permeabilidade após tratamento térmico que aquelas mais curtas (3 e 6 mm).

A secagem de concretos refratários tem encontrado sérias dificuldades para se tornar um processo eficaz, apesar do grande interesse tecnológico que representa. Analisando-se as publicações científicas sobre o assunto e as patentes requeridas para formulações menos susceptíveis a explosões, nota-se que muito do que se sabe e experimenta nesse campo é fruto de experiência prática e empirismo. Entre as soluções propostas, a adição de fibras poliméricas ao concreto tem gerado bons resultados. Pouco se sabe de como essas fibras atuam ou como poderiam ter seu desempenho otimizado. Este trabalho teve por objetivo avaliar o desempenho de fibras de polipropileno como mecanismo de aumento de permeabilidade em concretos refratários. As fibras utilizadas são produtos comerciais empregados na industria de concretos para construção civil. Foram utilizadas fibras com tamanhos variando entre 0,1 mm e 24 mm. Resultados de caracterização térmica convencional das fibras (DSC e ATG) foram comparados com aqueles obtidos por permeametria em baixa temperatura (PBT, em 25 masculineC) e em altas temperaturas (PAT, até 800 masculineC) para formulações de concreto contendo até 0,090% em peso (0,36% em volume) de fibras de polipropileno.

Um dos principais fatores limitantes na utilização dos concretos refratários é a necessidade de longos ciclos de secagem, uma vez que taxas de aquecimento elevadas podem ocasionar explosão, principalmente quando são utilizadas baixas temperaturas de cura (

Filtros cerâmicos devem apresentar alta permeabilidade e eficiência de retenção de inclusões sólidas, além de uma boa resistência mecânica. No entanto, estas propriedades variam de modos distintos para uma determinada estrutura celular. Poros grandes aumentam a permeabilidade, mas diminuem a eficiência de retenção das inclusões. Em relação ao desempenho do filtro, a porosidade aparente apresenta alta relevância, uma vez que a resistência mecânica diminui e a permeabilidade aumenta para valores de porosidade elevados. Neste trabalho investigou-se a relação entre a resistência mecânica e a permeabilidade para filtros do sistema Al2O3-SiC de 10 ppi (poros por polegada linear). A quantidade da suspensão impregnada na esponja, durante a fabricação do filtro, foi escolhida como variável de controle, pois por meio desta modifica-se a porosidade e o tamanho de poro do filtro. Os resultados obtidos foram comparados aos de filtros de 8 a 90 ppi.

A produção de espumas cerâmicas através da aeração de suspensões associada ao processo "gelcasting" pode proporcionar cerâmicas porosas celulares com excelentes propriedades mecânicas, em uma ampla faixa de densidades. Entretanto, o uso deste material em aplicações específicas, como filtragem, isolamento térmico e suporte para catálise, requer adequações macroestruturais que favoreçam as propriedades desejadas, tais como permeabilidade, condutividade térmica e área superficial. Tais propriedades decorrem de características como densidade, distribuição de tamanho de célula e conectividade entre células vizinhas, as quais são definidas durante a produção da espuma. Neste trabalho estudou-se a influência do processo de aeração sobre a macroestrutura da espuma cerâmica. Foram utilizados dois tipos de aerador, sendo um do tipo planetário e outro constituído de um borbulhador acoplado a um agitador mecânico. Suspensões de alumina contendo diferentes concentrações de agente espumante foram submetidas a ciclos de agitação nos dois tipos de aerador. Após a gelificação, os corpos obtidos foram sinterizados e avaliados quanto à permeabilidade ao ar e quanto à distribuição de tamanho de célula utilizando as técnicas de análise de imagem e de porosimetria de mercúrio. Os resultados mostram que o processo de aeração pode influenciar sensivelmente a densidade e o tamanho médio dos poros, com efeitos significativos sobre a permeabilidade do material. Verificou-se ainda que a caracterização da distribuição de tamanho de poro por porosimetria de mercúrio e por microscopia ótica leva a diferentes resultados, mas que ambas as técnicas podem ser úteis, dependendo do objetivo com que são usadas.

Em diversas aplicações as cerâmicas celulares são submetidas a tensões térmicas severas, tal como na filtração de metais fundidos. Contudo, há poucos estudos sobre o desempenho ao choque térmico destes materiais. Uma das razões é que a metodologia para análise desta classe de materiais deve ser distinta daquela utilizada para os materiais cerâmicos densos. Isto porque no caso dos materiais celulares para filtração de metais fundidos o meio causador do choque térmico infiltra-se rapidamente na estrutura reticular de poros, reduzindo o gradiente de temperatura entre a superfície externa e a do interior do corpo. Neste contexto, a proposta do presente trabalho é verificar os efeitos de algumas propriedades dos filtros cerâmicos em seu comportamento mecânico durante testes de choque térmico em água. As propriedades consideradas são a permeabilidade, a condutividade térmica e a área superficial específica dos filtros. Para isto foram utilizados os filtros cerâmicos do sistema de Al2O3-SiC de 8, 10, 20 e 30 ppi (poros por polegada linear).In many applications, open-cell ceramics are expected to undergo severe thermal stresses, for instance, in their use as molten metal filters. However, only a few studies have considered the thermal shock behavior of these materials. One of the main reasons is the theoretical approach used for dense ceramics which may not be valid for porous materials. In this context, the aim of this work is to analyze the effects of permeability, specific surface area and thermal conductivity on the mechanical behavior of ceramic filters subjected to water quenching tests. Al2O3-SiC filters with nominal cell sizes, expressed as the number of pores per linear inch (ppi), ranged from 8 to 30 ppi were used in the experimental tests.

A caracterização física de um material cerâmico auxilia na avaliação do seu processamento e desempenho em altas temperaturas. Dentre as técnicas de avaliação microestrutural, três delas foram estudadas neste trabalho: método de imersão (Arquimedes), de expulsão de água e de intrusão de mercúrio. O objetivo do estudo foi o de avaliar quais delas fornecem parâmetros mais representativos para estimar as constantes de permeabilidade de concretos refratários auto-escoantes de alta alumina. Os valores de permeabilidade foram calculados pela equação de Ergun e comparados com resultados de permeabilidade obtidos experimentalmente. A estimativa da permeabilidade a partir da utilização conjunta de parâmetros obtidos pelos métodos de imersão (porosidade aparente) e de expulsão de água (diâmetro máximo de poro) se mostrou mais adequada que a obtida a partir de resultados fornecidos pela técnica de porosimetria de mercúrio.

O objetivo deste trabalho foi analisar a relação entre a permeabilidade e a secagem de concretos refratários de alta alumina contendo ultrabaixo teor de cimento, preparados segundo diferentes ajustes granulométricos. Alterações nas distribuições acumulada e na discreta de partículas foram efetuadas variando-se respectivamente o coeficiente de distribuição de Andreasen (q) e o diâmetro máximo de partícula da distribuição (Dmax), resultando em concretos com diferentes características porosas e fluidodinâmicas. As diferenças foram associadas a parâmetros de empacotamento de partículas no concreto. Os resultados indicaram que o aumento da distância de separação entre as partículas da matriz (IPS) e a diminuição da distância entre as partículas de agregado (MPT) foram responsáveis pelo aumento exponencial observado para as constantes de permeabilidade k1 e k2 e pela redução linear no tempo de secagem dos concretos. Formulações com distribuição acumulada tendo maior coeficiente de Andreasen (q = 0,31) e distribuição discreta com tamanho máximo de grão de Dmax = 4,75 mm foram as mais permeáveis e tiveram o menor tempo de secagem.

Este trabalho teve como objetivo investigar o efeito da distribuição granulométrica sobre parâmetros de permeabilidade, porosidade aparente e secagem de concretos refratários de alta alumina. Verificou-se a influência de ambas as distribuições discreta e acumulada, baseadas no modelo de empacotamento de Andreasen. Ensaios de permeabilidade ao ar à temperatura ambiente permitiram correlacionar os tipos de poros presentes no concreto com a facilidade de escoamento de fluidos. Ensaios de permeabilidade em temperaturas elevadas foram utilizados para acompanhar a decomposição de hidratos. A análise termogravimétrica permitiu associar as características da estrutura com a facilidade de eliminação de água durante o processo de secagem. Os resultados mostraram que o aumento no teor de agregados favorece a permeabilidade e a secagem do concreto. A composição formulada com matriz grossa e agregados finos foi a que apresentou melhor desempenho global de secagem.The objective of this work was to evaluate the influence of the particle size distribution of raw materials on the permeability, porosity and drying parameters of ultra-low cement high-alumina refractory castables. Both cumulative and discrete distributions were varied, following Andreasen's model for particle packing. Results have shown that the permeability is strongly affected by the fraction of aggregates in the composition due to the formation of pores at the matrix-aggregate interface. Porosity and permeability in the matrix were affected by the size of the matrix particles. Thermoanalysis has shown that the larger the aggregate content, the faster is elimination of water. Composition with q = 0.31 made of fine aggregates and coarse matrix yielded the castable with better performance during drying tests.

O conhecimento da permeabilidade de um material refratário tem despertado um interesse cada vez maior, auxiliando o estudo da cinética de secagem do material e a previsão da sua vida útil. Neste trabalho, são correlacionadas as constantes de permeabilidade, segundo a equação de Forchheimer, com a resistência mecânica à flexão dos concretos auto-escoantes sem cimento, contendo como fase hidratável o produto denominado comercialmente Alphabond. Os concretos foram tratados termicamente até 1650 ºC para se observar a variação da permeabilidade com a temperatura, possibilitando assim a observação dos efeitos das alterações estruturais sofridas pelo concreto durante a secagem e a sinterização sobre a permeabilidade. São apresentados, para efeito de comparação e discussão, os resultados obtidos para concretos de ultra-baixo teor de cimento, com e sem a adição de microssílica.

Concretos multifuncionais oferecem como principal vantagem a possibilidade de aplicação do material refratário através de diversas técnicas de instalação (p.e. socagem, vibração, projeção, auto-escoamento) variando-se apenas o teor de água. Essa versatilidade durante a etapa de aplicação associada à necessidade de redução do estoque de materiais refratários nas indústrias siderúrgicas têm resultado em uma crescente demanda por concretos multifuncionais. No entanto, cabe avaliar se a versatilidade desse tipo de concreto durante a aplicação também é observada em etapas posteriores à instalação, particularmente nos processos de secagem e aquecimento do revestimento refratário. A permeabilidade é uma das principais características que influenciam a velocidade de secagem dos concretos e a possibilidade de explosão do revestimento durante o aquecimento. O objetivo deste trabalho foi comparar a permeabilidade de concretos refratários multifuncionais com composições normalmente aplicadas com técnicas específicas de instalação. Os resultados indicam que a distribuição granulométrica e o teor de água adicionada são os principais fatores determinantes da permeabilidade de concretos de alta alumina com ultra-baixo teor de cimento.The main advantage of multifunctional castables is their ability of being applied using different installation techniques (i.e., ramming, vibration, gunning, self-flowing, etc.). Such versatility during the placing procedure associated to the necessity of reducing the amount of spare refractory material in the steel-making industries have resulted in an increasing demand for multifunctional castables. However, it is important to evaluate whether the benefits of these castables during installation are also observed after the start-up of equipment, particularly along the drying and heating processes of the refractory lining. Permeability is one of the main properties that influences the drying rate and the susceptibility of castables to explosion during heating. The objective of this paper is to compare the permeability of multifunctional refractory castables with that of compositions usually applied through specific installation techniques. Results indicate that the particle size distribution and the water content are the key factors that determine the permeability of high-alumina ultra-low-cement castables.

A durabilidade de um concreto refratário está diretamente associada à facilidade com que gases e líquidos corrosivos penetram em sua estrutura porosa. Muitas vezes, contudo, a resistência ao escoamento não é uniforme no interior do material, podendo levar a resultados não representativos do corpo como um todo, dependendo da região de análise. Neste trabalho, o perfil de permeabilidade em função da profundidade foi investigado para concretos refratários auto-escoantes com ultrabaixo teor de cimento obtidos em diferentes temperaturas de tratamento térmico. Os resultados permitiram concluir que a eliminação de água de hidratação, a sinterização e o destacamento da matriz-agregado são os mecanismos principais responsáveis pela variação da permeabilidade entre 110 ºC e 1650 °C. A leve sedimentação dos agregados para o interior da amostra durante a moldagem e o empacotamento diferenciado da matriz na superfície exposta à atmosfera explicam o gradiente de permeabilidade observado nos concretos.The durability of refractory castables is ultimately related with the ability of fluids to penetrate and interact with the porous structure. In some cases, however, the flow resistance is not uniform within the refractory body, and a global analysis may result in misleading information about the refractory properties depending on the size and position of the sample. In this work, the permeability gradient was measured along the thickness of a self-flow ultra-low cement refractory castable as a function of the thermal treatment temperature. Results led to the conclusion that dehydration, sintering and microcracking are the key mechanisms for the variation in the permeability. The minor sedimentation of aggregates during casting and the better matrix packing on the sample surface explain the lower permeability at the surface exposed to atmosphere during the castable molding.

Neste trabalho avaliou-se o efeito das condições de processamento cerâmico na permeabilidade e resistência mecânica de filtros celulares. Esta avaliação compreendeu a fabricação e caracterização de filtros cerâmicos de 8 ppi (poros por polegada linear) no sistema Al2O3-SiC produzidos a partir de suspensões cerâmicas com diferentes ajustes granulométricos. O ajuste granulométrico tem por objetivo otimizar o empacotamento das partículas nos filamentos sólidos e, conseqüentemente, melhorar as propriedades mecânicas do filtro, porém sem comprometer a permeabilidade do mesmo. Neste estudo, a caracterização compreendeu tanto as propriedades reológicas das suspensões selecionadas bem como a caracterização física, fluidodinâmica e mecânica dos filtros obtidos.

Tem sido crescente o uso de cerâmicas reticulares em processos de refino e purificação de metais fundidos, filtração de gases quentes e combustão catalítica. A aplicação depende da composição química e das propriedades físicas do material (número de poros por polegada linear (ppi), porosidade e diâmetro de poro). Há um consenso de que a melhoria das propriedades dos filamentos resulta em um melhor desempenho mecânico do filtro cerâmico. Entretanto, a análise dos valores de resistência mecânica não pode ser considerada isoladamente, uma vez que para filtros cerâmicos esta tem que estar associada à permeabilidade. Neste trabalho é feita uma análise entre as propriedades fluidodinâmicas e mecânicas de filtros cerâmicos no sistema Al2O3-SiC na faixa de 8 a 90 ppi. Os resultados obtidos permitem considerações tanto no aspecto do processamento cerâmico quanto no modelamento mecânico apresentado na literatura.

Duas das principais equações usadas para a estimativa da permeabilidade em concretos refratários são analisadas neste trabalho. A capacidade de previsão das equações de Darcy e de Forchheimer é comparada através de exemplos que envolvem o escoamento de gases, líquidos e metais fundidos. É observado que a equação de Darcy desconsidera a contribuição da densidade do fluido para a queda de pressão. Como conseqüência, a curva ajustada aos dados experimentais somente é valida dentro do intervalo de medida e a extrapolação dos resultados não pode ser feita para outras condições de escoamento ou outro tipo de fluido. A equação de Forchheimer, por outro lado, permite a obtenção de parâmetros de permeabilidade válidos para qualquer situação. Demonstra-se também que quando os ensaios de permeabilidade são realizados com o escoamento de gases, o efeito da compressibilidade deve ser considerado. Os desvios observados na curva experimental são mais significativos com o aumento da velocidade do gás e para amostras pouco porosas.