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By Mark Van Dyke, Gamal Rashed, Khaled Mohamed, Timothy Barton, Morgan Sears

"The unconfined compressive strength (UCS) of coal is an important parameter that controls the stability of coal ribs in underground mines. Estimation of the UCS of coal units composing the rib is required for conducting the rib stability assessment technique. This technique requires conducting large numbers of conventional UCS tests in a laboratory, which are expensive and time consuming. The research work outlined in this paper examines the use of indirect strength estimation methods—the point load test (PLT) and the in-situ Schmidt hammer test (ISHT)—for evaluating the intact strength of coal. The conventional UCS test was conducted on 80 coal specimens from 10 different coal seams for eastern coals. For each coal seam, the PLT and the ISHT were compared with the UCS test results to establish a correlation between the strength indices from the PLT or ISHT and the UCS. Moreover, to simplify the estimation of the UCS, a correlation between the megascopic coal lithotype and UCS was established.INTRODUCTIONBased on Mine Safety and Health Administration (MSHA) reports, rib failures have resulted in 17 fatalities, representing 52% of the ground-fall fatalities in underground coal mines in the United States over the past decade (MSHA, 2018). In an attempt to control rib failures in underground coal mines, the National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) is working on developing a coal rib stability rating technique to provide a quantitative means to characterize the stability of coal ribs and to provide guidelines for early selections of rib support. The unconfined compressive strength (UCS) of coal units composing the ribs is one of the key input parameters required to estimate coal rib stability. The UCS of coal is an important parameter that controls the resistance of coal ribs to fracturing and slabbing. Direct determination of the UCS is time-consuming and expensive. Moreover, the UCS may be limited to testing only the strong coal samples since the weak or highly cleated samples might not survive the transportation and the preparation process (cutting and grinding). Therefore, alternative methods have been tested to indirectly find the intact strength of coal, such as the point load test (PLT) and the in-situ Schmidt hammer test (ISHT). The acronym ISHT refers to Schmidt hammer tests that were conducted in-situ on coal pillar ribs, while the acronym SHT refers to tests that were conducted on small scale blocks of coal."

Jan 1, 2018

By Hojong Kim, Isehaq Al-Nafai, Kwadwo Osseo-Asare

The standard Gibbs free energy of formation (ΔGo f, 298) of bastnasite, (Ce, La, Nd, Pr)FCO3, was estimated using four different methods. The obtained average values were − 1589.5 kJ/mol for CeFCO3, − 1599.5 kJ/mol for LaFCO3, − 1589.1 kJ/mol for NdFCO3, and − 1595.4 kJ/mol for PrFCO3. The value for cerium bastnasite, CeFCO3, was used to construct a potential vs. pH (Eh-pH) diagram to investigate the stability relations of cerium bastnasite. The diagram shows that CeFCO3 is stable in neutral to basic conditions (pH ~ 6.5–11).

By S. Seetharaman

A mathematical model has been developed to evaluate the viscosities of melts at high temperatures. The viscous flow in liquid is described by the equation, {n = Aexp(AG*/RT)} based on the absolute reaction rate theory. The Gibbs energy of activation,{ AG* } is considered to be a function of the temperature as well as the composition of the melt. The model has been applied successfully to various metallic and slag systems from unary to quaternary. On the basis of this model, a relationship has been suggested to relate the Gibbs activation energy of viscosity to the Gibbs energy of mixing in binary metallic melts. The viscosities predicted from available thermodynamic data in the case of a number of binary metallic systems using this correlation show satisfactory agreement with the reported experimental values.

Jan 1, 1994

By Richard Klimpel

A common problem in mineral processing and chemical engineering is the need to estimate flow rates and/or weight ratios involved with engineering operations for which it is inherently difficult to directly measure stream weights. Simple examples of this situation include stream separators (a classifier operating on a particle flow) and stream mixers (the mixing of new feed and circulating load in a ball mill circuit). Often in these types of operations, it is possible to sample the streams involved to get approximate component analyses (e.g. size distributions of solid streams, chemical composition of chemical streams). In this paper various formulae are developed which can be used to estimate stream flow rates or weight ratios given information on the stream components. The type and level of experimental error present in the stream component analyses does have an important bearing on the numerical values (and reliability) of the weight ratios calculated by the various formulae. A simple but theoretically sound method is shown for selecting appropriate estimation formulae for any given engineering operation. The derived formulae are applied to sets of experimental classification data for illustration purposes.

Jan 1, 1979

By Yazn Khasawneh Ph. D. P. E., Will Tjaden, Spencer E. Ness P. E., Mohammed Nasim Ph. D. P. E.

Wind turbine components undergo many loading cycles during their operational life. Additionally, wind turbines may undergo extreme loading conditions from natural hazards, mechanical failures, or emergency stops. Current design practice for the foundations of wind turbines accounts for these complex loading conditions through a simplified pseudo-static approach based structural loading combinations. A rotational stiffness for the foundation is estimated from the pseudo-static analysis and then compared to an acceptable minimum rotational stiffness provided by the turbine manufacturer. These minimum rotational stiffnesses are based on dynamic analysis of the tower and nacelle system with the foundation represented as linear springs. This approach provides a reasonable approach to the foundation design but does not accurately capture the true dynamic performance of the entire soil-foundation-tower-nacelle system. This becomes especially important for pier-type foundations, which are being more commonly used to support modern and future generations of larger turbines. Additionally, the dynamic performance of the foundation will vary as the adjacent soil undergoes a large number of loading cycles of varying strain magnitudes. In this study, the full turbine-tower-foundation-soil system was modeled using finite element methods. An advanced non-linear soil constitutive model and dynamic loading time histories were used to investigate changes in stiffness of the soil, and the possible impact on the dynamic response of the system. Results were compared to conventional design methodologies with the goal of reducing foundation capital costs while avoiding increases in O&M costs and which can lower the LCOE of wind energy.

Oct 1, 2022

By Manara Nogueira Quintino

No processo de produção de ferro e aço, uma grande quantidade de resíduos é gerada. Esses resíduos e coprodutos contêm consideráveis quantidades de ferro e carbono, que podem ser reaproveitados, ajudando a reduzir a poluição ambiental que pode surgir devido ao descarte inadequado. Este trabalho tem como objetivo avaliar o potencial energético contido em um resíduo siderúrgico, quando misturado à biomassa. Por meio de análise termogravimétrica e cinética (método Coats – Redfern) amostras com diferentes proporções de resíduo metalúrgico, biomassa de capim elefante e carvão vegetal foram estudadas. A amostra com menor tamanho de grão e maior quantidade de resíduo foi a que apresentou melhor perda de massa ao final do experimento, apesar de não ter apresentado o melhor resultado antes da faixa isotérmica do experimento. Contudo, a quantidade de capim elefante se mostrou relevante na performance da queima.

Oct 30, 2017

By Alessandro Francelino Nogueira

A utilização de lasers de pulsos ultracurtos é uma alternativa para a realização de microusinagem em superfícies de metais, com aplicações diversas em inúmeros segmentos industriais, além das áreas aeronáutica, aeroespacial e naval, onde há crescente preocupação com a eletrônica embarcada. Neste trabalho foram realizadas microusinagens em superfícies de titânio utilizando laser de pulsos ultracurtos de femtossegundos. Tal processo resultou em mínima transferência de calor para o material, evitando assim e deformação superficial da chapa de titânio e a formação de material ressolidificado na região ablacionada, que são inconvenientes presentes na utilização do laser chaveado de pulsos longos da ordem de nanossegundos. Foram executados três tipos de microusinagens, com variações nas distâncias entre as linhas usinadas. Foi verificado ainda que a molhabilidade aumenta quando há o aumento da distância entre linhas usinadas. Finalmente, para a alteração da superfície com uma ínfima remoção de material, constatou-se que a utilização de lasers de pulsos ultracurtos proporcionam grandes benefícios para a integridade do material ablacionado.

Oct 30, 2017

By Diego Moisés Maciel Vieira

Aços resistentes à abrasão possuem alta dureza, sendo largamente utilizados em aplicações nas quais o componente é submetido a situações em que é exigida alta resistência mecânica e resistência ao desgaste. Podem ser empregados para fabricação de implementos rodoviários, implementos agrícolas e na indústria de mineração. O presente trabalho visa analisar a influência da espessura dos corpos de prova de Charpy-V na energia de impacto absorvido em amostras de aço resistente à abrasão da série 450HB. Os corpos de prova foram usinados com as dimensões padronizadas pela norma ASTM E23 [1]. Os resultados obtidos demonstram uma redução nos valores de tenacidade ao impacto com a redução da espessura, explicitando a importância do método da energia relativa absorvida para análise dos resultados dos ensaios que abordam variação de espessura.

Aug 16, 2017

By Ana Maria Pérez Ceballos

Os aços inoxidáveis duplex e superduplex são caracterizados por uma estrutura bifásica contendo ilhas de austenita precipitadas numa matriz de ferrita. Estes aços possuem boas propriedades mecânicas e boa resistência à corrosão. No entanto, estes aços podem apresentar fragilização por hidrogênio. No desenvolvimento deste trabalho se estudou a difusão e fragilização por hidrogênio de um aço inoxidável superduplex SAF 2507 nos estados como recebido e tratado térmicamente. Para avaliar a influência da microestrutura sobre a difusão do hidrogênio foram realizados ensaios de permeação electroquímica de hidrogênio. Observou-se que o coeficiente de difusão aparente aumenta em função da temperatura de recozimento. A influência de hidrogênio na resistência à fratura do material recozido a 1300°C foi estudada a partir de ensaios de tenacidade à fratura (CTOD). Determinou-se que a resistência à fratura do material diminui consideravelmente quando o mesmo é submetido a uma carga de hidrogênio. A presença de hidrogênio também modificou o mecanismo de fratura do material, observou-se uma fratura completamente dúctil no material que foi testado em ausência de hidrogênio e uma fratura frágil, caracterizada por clivagem, foi observada no material hidrogenado. Determinou-se que a fase austenítica pode ser fragilizada sob certas condições de carga de hidrogênio.

Aug 17, 2017

By Everaldo da Silva

O objetivo deste trabalho foi estudar a fragilidade a quente de dois aços inoxidáveis duplex utilizando-se ensaios de torção. Ensaios de torção isotérmicos e em resfriamento contínuo, ambos com múltiplas deformações, foram realizados em corpos de prova de aços UNS S32304 e S31803. A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia óptica e estudos sobre o equilíbrio de fases em temperaturas elevadas foram conduzidos utilizando simulação computacional. Nos ensaios em resfriamento contínuo, foi observada maior ductilidade no aço UNS 31803. Nos ensaios isotérmicos, foi constatada diminuição da ductilidade para os dois aços com a diminuição da temperatura do ensaio nos casos em que a fração volumétrica de austenita permaneceu constante.

Aug 16, 2017

By Rafael Humberto Mota de Siqueira

O objetivo da presente contribuição é discutir o aparecimento das trincas a quente em três ligas de alumínio, AA2024, AA6063 e AA6013, soldadas a laser. Para tanto um laser do tipo Yb:fibra foi usado em condições de aportes térmicos diferentes. Os resultados indicam uma tendência ao trincamento em várias condições experimentais. No entanto, para os parâmetros de processo utilizados e para as ligas estudadas, observa-se que quando a liga possui entre 0,6% e 1% de silício a sensibilidade ao trincamento diminui.

Oct 30, 2017

By Anna Paula Littig Berger

A remoção do fosfóro através do processo de desfosforação do ferro-gusa tem sido cada vez mais relevante, devido a influência que exerce de forma prejudicial as propriedades do aço e devido a extensão do cenário de escassez de minérios com menor teores de fosfóro. Este trabalho tem como objetivo a avaliação termodinâmica computacional de misturas a base de dolomita e finos de minério utilizadas no processo de desfosforação realizado em panela para o refino do ferro-gusa. Foi utilizado o software Factsage para avaliação termodinâmica, tendo este se mostrado eficaz na determinação da concentração de fósforo de equilíbrio no metal, fases presentes e temperatura de fusão das misturas. Verificou-se uma tendência de maiores valores de eficiência para o processo de desfosforação quando aumenta-se a razão de massa de desfosforante e massa de gusa.

Aug 17, 2017

By Paulo Sergio Olivio Filho

A aspersão térmica é utilizada para produzir revestimento quando há necessidade de aumentar a vida útil de sistemas e peças, podendo ser também utilizada na recuperação delas, em alguns casos. Com o intuito de compreender melhor o processo de aspersão térmica por chama a pó, o objetivo deste trabalho é analisar os fatores influentes no aumento de espessura depositada pelo processo, utilizando o delineamento de experimento de Taguchi para avaliar os fatores e níveis dos fatores que geram as melhores condições de aplicação para o revestimento. Para isto, foram escolhidos três fatores de controle com três níveis cada um, dos quais foi possível seu controle em laboratório. A deposição foi realizada em chapas de aço SAE1020, e revestida com pó de alumínio não atomizado. A seção transversal dos revestimentos foi analisada por microscópio ótico. Os resultados dos experimentos foram analisados através de estatística descritiva, gráfica e análise pelo delineamento de Taguchi, baseada na análise de Sinal/Ruído. Sendo evidente que os fatores do processo são estatisticamente significativos: número de passes, fluxo de nitrogênio e a taxa de alimentação de pó. Esta análise se mostrou eficaz, gerando os resultados esperados para otimização dos parâmetros do processo.

Aug 8, 2018

By Edgard de Macedo Silva

Aços inoxidáveis duplex apresentam boas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão, mas quando são colocados para trabalhar em altas temperaturas como no processo de soldagem e de tratamento térmico ocorre o surgimento de fases que comprometem as suas propriedades. Dentre elas, a fase sigma (s) é a que apresenta um maior efeito de fragilização por ser rica em cromo e empobrecer a matriz desse elemento, bem como por apresentar dureza em torno de 1000HV. No presente trabalho, uma metodologia não destrutiva, baseada na interação entre densidade de linhas de campo e um aço inoxidável duplex, é apresentada para o acompanhamento da formação da fase s na temperatura de 800°C em um aço envelhecido por até 2 horas. Diferentes intensidades de campo foram geradas por um eletroímã e o fluxo de linhas de campo foi aplicado no material de estudo. A densidade de linhas de campo resultante foi medida por um sensor de efeito Hall. Os resultados foram correlacionados com resultados de microscopia eletrônica de varredura (MEV), dureza e difração de raios-X (DRX) e mostraram que os valores de tensão hall reduziram à medida que a fração volumétrica da fase s aumentou. A formação dessa fase não magnética influenciou no sinal obtido pelo sensor Hall. Existiu uma correlação entre a densidade de linhas de campo resultante e a presença da fase fragilizante, apontando para uma metodologia capaz de acompanhar a formação dessa fase.

Aug 8, 2018

By Matheus de Lima Vieira

Os vergalhões são produzidos por meio do processo de laminação a quente. No processo em estudo há duas rotas distintas de produção. Previamente ao processo de laminação a quente, uma rota utiliza a etapa de reaquecimento via forno, e a outra utiliza o produto semi-acabado de aço vindo diretamente do processo de solidificação. Ao estabelecer um comparativo entre as rotas, as microestruturas obtidas apresentam algumas diferenças. O objetivo desse trabalho é avaliar como as diferenças entre as microestruturas influenciam na resistência à corrosão por cloretos. Para isso foram realizados ensaios de polarização potenciodinâmica anódica e espectroscopia de impedância eletroquímica em solução de NaCl, simulando os efeitos do íon Cl- presente na atmosfera marinha. A partir das curvas obtidas nos ensaios eletroquímicos, foi possível observar que as propriedades de corrosão são semelhantes para ambos os processos.

Oct 30, 2017

By Amanda Martins Fernades

O presente trabalho tem como objetivo estudar a influência da adição do rejeito de pó de balão nas propriedades mecânicas do concreto destinado à fabricação de pavers, visto que a indústria da construção civil é a maior responsável pela geração de resíduos, sendo responsável pelo consumo de aproximadamente 40% dos recursos naturais extraídos. Sendo assim, o rejeito foi analisado granulometricamente por peneiramento e foram feitos dois traços, um denominado traço referência e o outro denominado traço substituído, sendo este último com adição de 4% em massa do pó de balão. A partir dos traços calculados foram moldados corpos de prova e avaliados a resistência à compressão destes. Os corpos de prova moldados a partir do traço substituído exibiram maior resistência à compressão tanto na idade de 7 dias quanto na idade de 28 dias, quando comparados aos corpos moldados a partir do traço referência. Esse incremento na resistência mecânica é justificado pela distribuição granulométrica do pó de balão, que por ser constituído em sua maior parte por finos inferiores a 0,15mm atua preenchendo vazios, reduzindo zonas de transição interfacial e formando uma microestrutura mais refinada.

Aug 17, 2017

By Morgana Cristina Arnold

O Pó de aciaria elétrica (PAE) é um resíduo siderúrgico, produzido pela volatilização de metais pesados durante a fusão da sucata no forno elétrico a arco. Os metais volatilizados, entre eles Zn, Pb, Cd, Ni e Cr, são oxidados e subsequentemente solidificados na forma de um pó fino com partículas de dimensão inferior a 10 micrômetros. Este resíduo é classificado como Classe I – perigoso, segundo a norma NBR 10.004/2004, devido às concentrações de chumbo e cádmio acima do limite estabelecido no ensaio de lixiviação. Neste sentido, uma das alternativas para um possível uso deste resíduo seria a tecnologia de Solidificação/Estabilização (S/S) para a imobilização dos metais tóxicos. O PAE atrasa as reações de hidratação do cimento Portland, o que inviabiliza este cimento na tecnologia de S/S. Portanto, este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito do PAE nas características mecânicas e ambientais de argamassas à base de cinzas volantes (CV) e cinzas de casca de arroz (CCA) álcali-ativadas. Foram preparadas argamassas com traço de 1:3 (CV+CCA: areia, 4 granulometrias) e adicionados teores de PAE de 0, 10, 15 e 20% em relação à massa de CV+CCA. Ensaios de resistência à compressão foram realizados nas idades de 7 e 28 dias. Para avaliar a periculosidade do material, análises de lixiviação foram realizadas na idade de 7 dias. Os maiores resultados de resistência à compressão, entre as argamassas contendo o resíduo, foram encontrados para o teor de 20% de PAE.

Aug 16, 2017

By Carlos Alberto Silva

A aplicação de lubrificação de tiras é um desafio para a maioria das empresas. Aplicações irregulares, não uniformes e excesso de óleo são problemas típicos encontrados quando se utiliza rolos de transferência ou tubos furados. Outros problemas como névoa, baixa eficiência de transferência e um ambiente de trabalho perigoso e insalubre são problemas comuns encontrados com equipamentos que utilizam a pulverização atomizada. O atual trabalho busca comparar os resultados da lubrificação de tiras obtidos com um equipamento de pulverização hidráulica da Spraying Systems frente ao antigo equipamento utilizado, atomizado.

Aug 16, 2017

By Karla Carolina Alves da Silvar

As ligas com memória de forma (LMFs) destacam-se por apresentar propriedades especiais, possibilitando seu emprego em diversas aplicações tecnológicas. Esses materiais podem ser integrados a uma matriz polimérica, agindo como um reforço, constituindo uma nova classe de matérias, chamada de Compósitos Inteligentes, que têm despertado interesse por sua versatilidade na criação de atuadores e/ou sensores. Nesse contexto, fios de nitinol, foram tratados termicamente para obter temperaturas de transformação próximas a ambiente. Em seguida, amostras desse material foram submetidas a calorimetria diferencial de varredura para verificação das temperaturas de transformação. Posteriormente, os fios tratados receberam um treinamento termomecânico para obtenção do efeito memória de forma reversível e assim executar o movimento similar a abertura e ao fechamento de uma garra, pretendido para o atuador a ser desenvolvido. Após essa etapa, os fios já treinados foram incorporados a matriz constituída por silicone e resina epóxi, dando origem a um compósito que ao ser ativado por uma corrente elétrica, reproduz o movimento do treinamento termomecânico dado aos fios. Esta pesquisa tem por finalidade, desenvolver um atuador constituído por um compósito inteligente, analisando características como: transformação martensítica e flexibilidade.

Aug 8, 2018

By Eduardo Montenegro

Apesar da relevância e interesse do tema de gerenciamento de alarmes na comunidade técnica industrial, observa-se que poucas empresas têm, de fato, implantado e conseguido extrair melhores resultados na eficiência e segurança operacional de suas plantas. O presente trabalho visa, a partir das experiências dos autores em implantação e acompanhamento de vários sistemas de gerenciamento de alarmes na indústria, discutir os principais motivos pelos quais estes sistemas falham em conseguir índices melhores em operação, monitoramento e gestão de alarmes. Além disso, propõe-se neste trabalho que estratégias, práticas e ferramentas sejam adotadas para que se consiga o máximo de benefício operacional ao se implantar e manter tais sistemas.

Aug 16, 2017