Aula 1 - Materiais e Utilidades

7/23/2019 Aula 1 - Materiais e Utilidades

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Materiais e Utilidade

6 PERODO DE ENGENHARIA

PROF. THALLES


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Aula 01

Apresentao da disciplina e Introdu


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Plano de Ensino

DEPARTAMENTO: ENGENHARIA QUMICA

CURSO: ENGENHARIA QUMICA TURMA: 6 PEROD

PROFESSOR:THALLES DE ASSIS CARDOSO GONALVES

DISCIPLINA:MATERIAIS E UTILIDADES

ANO:2014

CARGA HORR80 Horas

Email: [email protected]


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Plano de Ensino

EmentaIntroduo Cincia dos Materiais. Materiais Metlicos e No-metlicos. Polmeros. Revestimento Protetores. Critrios de Seleo de Materiais de Construo de EquipameIndstria Qumica. Distribuio de Vapor. Ar Comprimido. guas Industriais. CCombusto. Distribuio de Energia Eltrica.

Objetivos

Esta disciplina tem por objetivo consolidar o aprendizado dos alunos dconceitos da cincia dos materiais, materiais metlicos e no metlicos, polmeros, revestimento protetor e os critrios de seleo de materiais de construo de eusados na indstria qumica, dentre outros conceitos.


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Plano de EnsinoCONTEDO PROGRAMTICO

1. Introduo Cincia dos Materiais.

2. Materiais Metlicos e No-metlicos.

3. Polmeros.

4. Materiais para Revestimento Protetores.

5. Critrios de Seleo de Materiais de Construo de Equipamentos usado

Qumica.6. Distribuio de Vapor.

7. Ar Comprimido.

8. guas Industriais.

9. Combustveis e Combusto.

10. Distribuio de Energia Eltrica.


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Plano de EnsinoMETODOLOGIA/ATIVIDADES DIDTICAS

- Aulas expositivas, seminrios, resoluo de exerccios individuais e em grupos.

AVALIAOASPECTOS A SEREM AVALIADOS

- Assiduidade, iniciativa e interesse;- Participao dos trabalhos desenvolvidos em sala de aulas;

- Domnio e conhecimento do contedo;

- Avaliao em equipe, bem como, avaliao individual.


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Plano de EnsinoINSTRUMENTOS DE AVALIAO

I- Avaliao formativa (80%): Datas:

1 AvaliaoParte I: 28 Pontos - 09/09/2014

2 AvaliaoParte II: 26 Pontos - 21/10/2014

3 AvaliaoParte III: 26 Pontos - 25/11/2014

II - Trabalhos e eventos a serem realizados junto disciplina (20%):

Trabalho:08 Pontos

Atividades em sala de aula e exerccios avaliativos:04 Pontos

Participao na Semana da Engenharia ou Sincal: 08 Pontos


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Plano de EnsinoREFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

Bibliografia Bsica:

1. CALLISTER JR., W. D. Cincia e Engenharia de Materiais: uma introduo.Traduo de Srgio Murilo SJaneiro: LTC, 2008.

2. FERRANTE, M. Seleo de Materiais. 2. ed. So Carlos: EduFSCar, 2002.

3. VAN VLACK, L. H. Princpios de Cincia dos Materiais. Traduo de Luiz Paulo Camargo Ferrao. So Pau

Bibliografia Complementar:

1. CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecnica: estrutura e propriedades das ligas metlicas.2. ed. So Paulo: Pea

2. FEODOSIEV, V. I. Resistncia de Materiales.Mosc: Mir, 1980.

3. MANO, E. B.; MENDES, L. C. Introduo a Polmeros.2. ed. So Paulo: Edgar Blcher,1999.

4. NEHMI, V. A. Qumica Inorgnica Metais e No-Metais.So Paulo: tomo. 1980.

5. SHACKELFORD, J. F. Cincia dos Materiais.6. ed. So Paulo: Prentice Hall, 2008.


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Tpicos abordados nessa aula

Introduo a disciplina Materiais e Utilidades.

Breve Histrico do uso dos materiais no mundo.

Cincia e Engenharia dos Materiais. Classificao dos materiais.


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Cincia e Engenharia dos Materiais

Cincia dos materiais envolve a investigao das relaeque existem entre as estruturas e as propriedades dosmateriais.

Engenharia dos Materiais consiste no projeto ouengenharia da estrutura de uma material para produzir umconjunto predeterminado de propriedades.

Estruturas de um material relaciona ao arranjo de seus

componentes internos seja a nvel atmico (tomos emolculas) e subatmico (ncleo eltrons) ou, a umnvel estrutural maior, por anlise microscpica emacroscpica.

Propriedades de um material a sua resposta a estmuloexternos como: fora e deformao, luz e reflexo etc.


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As propriedades importantes dos materiaisagrupadas em categorias devido aos estmulos

externos

Mecnica (fora) - deformao, resistncia, elasticidade

Eltrica (campo eltrico) - condutividade eltrica,constante dieltrica

Trmica (calor) - condutividade trmica e capacidadecalorfica

Magnticas (campo magntico) resposta a aplicao d

campo magnticoticas (radiao eletromagntica visvel) ndice de

refrao e refletividade

Deteriorao (reatividade qumica) corroso (metais ecermicos) e degradao (polmeros)


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Inter-relao da Cincia e Engenharia dos Materiais

Processamento

(obteno)

Estrutura Propriedades Desem


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Exemplos: Oxido de alumnio (Al2O3)

Monocristal de (Al2O3).

Policristal de (Al2O3) com poros defeitos.

Policristal de (Al2O3) com defeitos

Processamento Estrutura Propriedades Desem

Obteno diferente monocristal,

policristal,

com poros

tica Transpar

translci

opaco

O d i i i


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O nmero de materiais cresceu muito ltimas dcadas e a tendncia deproliferarem mais num futuro prximo

Desenvolvimento e aperfeioamento domtodos de extrao de materiais da natureza

Modificao de materiais naturais

Combinao de materiais conhecidos para formao de novos materiais

QUANTOS MATERIAIS DIFERENTES EXISTEM ?


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QUANTOS MATERIAIS DIFERENTES EXISTEM ?

COMO ESCOLHER


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Como definir qual o melhor material para um

determinado fim

Vidro

Cermica

Plstico

MadeiraMetal

Papel

Custo

Tempo de vida ouDurabilidade

Aparncia

Finalidade: Natureza dolquido (ex: copo de metal epapel no pode ser usado

para caf, suco de laranja npode ser armazenado numtaa antiga de peltre porquremove o Pb da liga)

Depende

EX: COPO


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Quais os critrios que um engenheiro deve adotar par

selecionar um material entre tantos outros

Em primeiro lugar, o engenheiro deve caracterizar q

condies de operao que ser submetido o referido mlevantar aspropriedades requeridas para tal aplicao.

A segunda considerao na escolha do material rese ao levantamento sobre o tipo de degradao qmaterial sofrer em servio.

Por exemplo, elevadas temperaturas e ambiecorrosivos diminuem consideravelmente a resistmecnica.

E i t i l


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Finalmente, a considerao talvez mais convincent

provavelmente a econmica:

Qual o custo do produto acabado? Um material podeum conjunto ideal de propriedades, porm comelevadssimo.

Um exemplo clssico so resistncia e ductilidade, geralm

um material de alta resistncia apresenta ductilidade limEste tipo de circunstncia exige que se estabeleacompromisso razovel entre duas ou mais propriedades.

Em raras ocasies um material rene u

combinao ideal de propriedades, ou seja, muvezes necessrio reduzir uma em benefcio da outr


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SELEO DOS MATERIAISPOR NDICE DE MRITO

Ex. Resistncia:Material Ao-liga Ti Al P

(alta resist.) (AA7074)

Resist. (MPa) 1000 800 500 trao

PRFC= Polmero reforado com fibra de carbono

S O OS S


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Ex. Resistncia/peso:

Material Ao-liga Ti Al P


133 170 185

SELEO DOS MATERIAIS


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Ex. Custo p/Kg/US$:

Material Ao-liga Ti Al P


0,75 15 3


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CLASSIFICAO DOS MATERIAISSLIDOS

A classificao tradicional dos materiaigeralmente baseada na estrutuatmica e composio qumica destes.


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CLASSIFICAO DOS MATERIA

MetaisCermicas

Polmeros

Compsitos

Semicondutores

Biomateriais (Mat. Biocompatveis)

Classificao tradicion


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CLASSIFICAO DOS MATERIAIS

MetaisMetais Ferrosos - Ao (Fe + C), Ao liga e Ferro Fundido

Metais No Ferrosos - cobre, alumnio, ouro, lato (zinco + co

bronze (estanho + cobre), chumbo, titnio etc.Materiais metlicos so geralmente umacombinao de elementos metlicos.

Os eltrons no esto ligados a nenhumtomo em particular e por isso so bonscondutores de calor e eletricidade

No so transparentes luz visvel

Tm aparncia lustrosa quando polidos

Geralmente so resistentes e deformve

So muito utilizados para aplicaesestruturais


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Cermicas Materiais cermicos so geralment

combinao de elementos metlicono-metlicos.

Geralmente so xidos, nitretos ecarbetos

So geralmente isolantes de calor eeletricidade

So mais resistentes altas tempere ambientes severos que metais epolmeros

Com relao s propriedades mecas cermicas so duras, porm frg

Em geral so leves

ALUMINA


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OS MATERIAS CERMICOS NA TABELA PERIDICA

Os cermicos so constitudos de metais e no-metais


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Polmeros

Materiais polimricos so geralmencompostos orgnicos baseados emcarbono, hidrognio e outros elemeno-metlicos.

So constitudos de molculas muitgrandes (macro-molculas)

Tipicamente, esses materiais apresbaixa densidade e podem serextremamente flexveis

Materiais polimricos incluem plstborrachas


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Compsitos Materiais compsitos so constitumais de um tipo de material insolentre si.

Os compsitos so desenhados papresentarem a combinao dasmelhores caractersticas de cadamaterial constituinte

Muitos dos recentes desenvolvime

materiais envolvem materiais com

Um exemplo classico o compsitmatriz polimrica com fibra de vidmaterial compsito apresenta aresistncia da fibra de vidro associflexibilidade do polmero


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Semicondutores

Materiais semicondutores apresenpropriedades eltricas que sointermedirias entre aquelas

apresentadas pelos condutores e pisolantes

Alm disso, as caractersticas eltrextremamente sensveis presenpequenas quantidades de impurezconcentrao pode ser controlada pequenas regies do material

Os semicondutores tornaram possadvento do circuito integrado querevolucionou as indstrias de eletrcomputadores

Ex: Si, Ge

InP


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Biomateriais

Biomateriais so empregados emcomponentes para implantes de paem seres humanos

Esses materiais no devem produzsubstncias txicas e devem sercompatveis com o tecido humanono deve causar rejeio).

Metais, cermicos, compsitos epolmeros podem ser usados comobiomateriais.

EVOLUO DA UTLIZAO DOS MATERIAIS


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MATERIAIS AVANADOS

So materiais utilizados em aplicaes de tecnologi

ponta, ou seja, so materiais utilizados para a fabricadispositivos ou componentes que funcionam ou opusando princpios sofisticados

Exemplos destas aplicaes incluem: equipameeletrnicos (CD players, DVDs), computadores, sistemafibra ptica, foguetes e msseis militares, detectores, la

displays de cristal lquido, indstria aeroespacial etc.


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ALGUMAS CONSIDERAES SOBRE A NECESSIDADE DE MAT

MODERNOS

Materiais que apresentem:

-Alto desempenho

-Baixo peso e alta resistncia

-Resistncia altas temperaturas

-Desenvolvimento de materiais que sejam medanosos ao meio ambiente e mais fceis de serreciclados ou regenerados

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