Orlando Preti, Fabio Elias Dalagnolo, Manar N. Krmasha, Kassim S. Al-Rubaie
{"title":"Avaliação do desgaste hidroabrasivo em diferentes ligas de impulsores centrífugos submersíveis utilizados no bombeamento de esgoto em estações elevatórias","authors":"Orlando Preti, Fabio Elias Dalagnolo, Manar N. Krmasha, Kassim S. Al-Rubaie","doi":"10.1590/1517-7076-rmat-2023-0016","DOIUrl":"https://doi.org/10.1590/1517-7076-rmat-2023-0016","url":null,"abstract":"RESUMO Nos impulsores das bombas centrífugas submersíveis instaladas nas estações elevatórias de esgoto, ocorrem perdas prematuras por desgaste hidroabrasivo, reduzindo drasticamente a eficiência hidráulica e aumento das despesas energéticas do equipamento. A finalidade deste estudo é de contribuir na melhor escolha de material, minimizando as perdas, a partir do desgaste hidroabrasivo das ligas de aço inoxidável super duplex, ferro fundido cinzento temperado e ferro fundido branco de alto cromo, comumente utilizadas em bombas. Além disso, analisou-se o aspecto macrossuperficial das amostras após o ensaio hidroabrasivo. Os testes de desgaste hidroabrasivo foram realizados em uma solução 10:1 de água e areia sílica em duas velocidades de 5,2 m/s e 7,1 m/s. Os testes foram realizados num hidroabrasômetro por 216 horas, com medições de perda de massa feitas em intervalos de 24 horas. Os resultados mostraram que nas velocidades de 5,2 m/s e 7,1 m/s a perda de massa é linear e progressiva, sendo menos acentuada na liga de ferro fundido branco de alto cromo com menor perda de massa ao desgaste hidroabrasivo. Na velocidade de teste de 7,1 m/s resultou em maiores perdas de massa nas ligas estudadas do que a velocidade de teste de 5,2 m/s. As perdas de massa devido ao desgaste hidroabrasivo das ligas investigadas foram relacionadas à dureza, às características microestruturais e à morfologia das superfícies desgastadas. Esses fatores foram utilizados para descrever os resultados e justificar o melhor e o pior desempenho das ligas investigadas. Portanto, o ferro fundido de alto cromo (FBACr) apresentou o melhor desempenho devido a sua alta dureza decorrente de suas características microestruturais (matriz e M7C3), e superfície desgastada que apresenta aspecto brilhante e polido com menos crateras e sulcos que as demais ligas estudadas.","PeriodicalId":18246,"journal":{"name":"Matéria (Rio de Janeiro)","volume":"165 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-05-12","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"87699800","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
{"title":"Optimization of rapid-repair material ratio and performance analysis based on orthogonal test","authors":"Ye Jixing, Pan Zhu, Luo Junhui","doi":"10.1590/1517-7076-rmat-2023-0079","DOIUrl":"https://doi.org/10.1590/1517-7076-rmat-2023-0079","url":null,"abstract":"Through orthogonal experimental design, the influence of the water-binder ratio, binder-sand ratio, ultrafine mineral admixture content, and steel fiber content on the fluidity and basic mechanical properties of rapid-repair materials was studied. The optimal mixing ratio parameters were determined, and its swelling and shrinkage performance and microstructure were analyzed. The results showed that the water-binder ratio and steel fiber content were the most significant factors affecting the properties of rapid-repair materials. The steel fiber content in the rapid-repair material led to pull-out failure and significantly affected flexural strength but had a relatively small effect on compressive strength. With the determined optimal mix proportion, the rapid-repair material had good fluidity and high early strength, bonding strength, and volume stability. At age 3 h, the material’s flexural strength and compressive strength were 13.7 MPa and 27.8 MPa, respectively, and the adhesive strength was 3.65 MPa. The limited expansion rate of 56 d-age repair material was 326.5 × 10 −6 , which can better meet the requirements of repairing highway pavement and bridge expansion joints to reopen to traffic within 3 h of repair.","PeriodicalId":18246,"journal":{"name":"Matéria (Rio de Janeiro)","volume":"1 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-05-12","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"85710118","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Xingyuan Chen, L. Wang, Xiangpeng Wang, Ruixuan Wang, Wentao Su
{"title":"Effect of nano-metal oxides types on oil sludge during microwave pyrolysis","authors":"Xingyuan Chen, L. Wang, Xiangpeng Wang, Ruixuan Wang, Wentao Su","doi":"10.1590/1517-7076-rmat-2023-0072","DOIUrl":"https://doi.org/10.1590/1517-7076-rmat-2023-0072","url":null,"abstract":"In this paper, based on the analysis of oil sludge composition and environmental hazards, the microwave catalytic pyrolysis of oil sludge for recovering combustible gas and chain hydrocarbon light oil disposal process, is proposed to perform the recycling of oil sludge and reduce the risk of environmental pollution. In order to improve the yield of combustible gas and light oil in oil sludge pyrolysis, the impact of adding four catalysts (nano-CuO, nano-NiO, nano-MgO, and nano-γ-Al 2 O 3 ) on the heating characteristics of oil sludge and the composition and quality of products during microwave pyrolysis, were experimentally studied and analyzed. The results show that the catalyst can increase the heating rate of sludge and the yield of pyrolysis oil and gas. The increasing order of heating is: nano-CuO > nano-γ-Al 2 O 3 > nano-MgO > nano-NiO > blank group. Compared with the blank group, the content of combustible gas (H 2 + CH 4 + CO) increases by 18.824wt% (MgO), 4.511wt% (CuO), 9.28wt% (NiO), and 16.164wt% (γ-Al 2 O 3 ), respectively. It can be deduced that nano-metal oxide catalysts, especially γ-Al 2 O 3 , can promote the decomposition of oil sludge, improve the content of low carbon straight chain hydrocarbons and alcohols, and improve the quality of pyrolysis oil products.","PeriodicalId":18246,"journal":{"name":"Matéria (Rio de Janeiro)","volume":"5 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-05-08","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"73462968","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
{"title":"Data-driven predictive maintenance method for digital welding machines","authors":"Xing-chen Li, D. Chang, You-gang Sun","doi":"10.1590/1517-7076-rmat-2023-0096","DOIUrl":"https://doi.org/10.1590/1517-7076-rmat-2023-0096","url":null,"abstract":"Digital welding machine (DWM) is an advanced tool for material forming. The lifespan and health status of DWMs are closely related to the safety and reliability. To address the problem of low accuracy in the lifespan prediction of DWMs, a model based on immune algorithm (IA) and long short-term memory network (LSTM) with attention mechanism is proposed. First, the degradation characteristic indicators of the lifespan of DWMs are evaluated and selected. Then, a health index is constructed using linear regression to quantitatively reflect the lifespan status of DWMs. The optimized model is used to predict the remaining lifespan, and compared with various models using 5 indicators. Finally, predictive maintenance of DWMs is carried out based on product inspection and production scheduling. the optimal solution for the objective function is obtained to calculate the best predictive maintenance method for the digital welding machine.During the lifespan prediction process, the optimized model has a 20% decrease in root mean square error and a 35.8% decrease in mean square error compared to the traditional LSTM model. The average absolute error is decreased by 14.2% and the average absolute percentage error is closer to 0, while the coefficient of determination increases by 23%. By combining with actual production line arrangements, maintenance of DWMs can be performed at the most appropriate time to minimize maintenance costs.","PeriodicalId":18246,"journal":{"name":"Matéria (Rio de Janeiro)","volume":"31 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-05-05","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"85915502","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
S. Oliveira, Laura Soranço, T. Pereira, Bernardo Games, C. Ferreira, Maria Teresa Gomes Barbosa
{"title":"Estudo da adição de fibras de máscaras faciais N95, sílica ativa e pó de mármore em argamassa de alto desempenho","authors":"S. Oliveira, Laura Soranço, T. Pereira, Bernardo Games, C. Ferreira, Maria Teresa Gomes Barbosa","doi":"10.1590/1517-7076-rmat-2023-0042","DOIUrl":"https://doi.org/10.1590/1517-7076-rmat-2023-0042","url":null,"abstract":"RESUMO A pandemia do coronavírus além da crise de saúde global evidencia prejuízos ao meio ambiente devido ao elevado número de máscaras faciais descartadas, tornando necessário o desenvolvimento de pesquisas para minimizar os riscos ambientais associados aos de equipamentos de proteção individual utilizados pela população. Este estudo visa reduzir os resíduos gerados pela pandemia, aproveitando as máscaras faciais, inserindo-as na confecção de argamassas. Efetuou-se processamento (trituramento) das máscaras e sua inclusão em teores de 1,4% e 2,0% em relação ao consumo de cimento. Os produtos foram comparados com um traço de referência e avaliados quanto às propriedades físicas e mecânicas. Como resultado, constatou-se que a adição do fibras da máscara interfere nas propriedades ocasionando um incremento na taxa de absorção de água, bem como reduções na resistência à tração e à compressão, respectivamente 30% e 50%, em decorrência de falhas na interação matriz/fibra, o que poderá limitar o emprego da mistura. Entretanto, o presente estudo contribui para a agenda brasileira no que se refere ao desenvolvimento sustentável urbano, regional e nacional, através de uma abordagem inovadora, possibilitando a redução da degradação ambiental pelo descarte das máscaras e a confecção de novos materiais a serem empregados no setor da construção civil.","PeriodicalId":18246,"journal":{"name":"Matéria (Rio de Janeiro)","volume":"47 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-05-05","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"75809542","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Marcelly de Figueiredo Mendonça, Marcelo Martins Farias, Celestina Lima de Rezende Farias, M. S. Picanço, Alcibíades Negrão Macêdo
{"title":"Partial replacement of portland cement by bamboo ashes","authors":"Marcelly de Figueiredo Mendonça, Marcelo Martins Farias, Celestina Lima de Rezende Farias, M. S. Picanço, Alcibíades Negrão Macêdo","doi":"10.1590/1517-7076-rmat-2022-0298","DOIUrl":"https://doi.org/10.1590/1517-7076-rmat-2022-0298","url":null,"abstract":"Partial replacement of Portland cement by industrial waste or materials of natural origin can improve the mechanical strength of concrete and mortar and reduce production cost. In this context, ash from burning bamboo appears as a potential material for use, as it is natural with a renewable source and fast growth, which presents a higher concentration of silica in the outer walls of the stalks. Therefore, the objective of this work is to evaluate the use of bamboo stalk ash (Bambusa Vulgaris) as a partial replacement for Portland cement. For this purpose, bamboo ash was produced at three calcination temperatures (500ºC, 600ºC and 700ºC). The ashes were not characterized as pozzolans based on their chemical composition, however the ash produced at 600ºC obtained a performance index higher than that established by the Standard. The hydration of cement partially replaced by this ash was evaluated, in proportions of 0%, 6%, 10% and 14%, in relation to its mass. Mortars with the same replacement proportions were evaluated in the fresh state and hardened. The consistency in the fresh state remained constant at 227 mm, while the compressive strength, in the hardened state, increased by 15% with the addition of bamboo stem ash.","PeriodicalId":18246,"journal":{"name":"Matéria (Rio de Janeiro)","volume":"3 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-05-05","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"85771069","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Krishnasamy Ravikumar, Saravanakumar Palanichamy, Christian Johnson Singaram, Mohanraj Rajendran
{"title":"Crushing performance of pultruded GFRP angle section with various connections and joints on lattice towers","authors":"Krishnasamy Ravikumar, Saravanakumar Palanichamy, Christian Johnson Singaram, Mohanraj Rajendran","doi":"10.1590/1517-7076-rmat-2023-0003","DOIUrl":"https://doi.org/10.1590/1517-7076-rmat-2023-0003","url":null,"abstract":"The significant features of the GFRP angle make it one of the modern construction members for the present lattice-type Transmission Line Towers (TLT) made out of mild steel. The GFRP structural angle members with gusset plate connections for net-crushing strength are investigated in this study, with an emphasis on connections to transmission line towers. Forty-two specimens of single-lap, butt joints with bolted connections are considered in this study. The gusset plate and edge distance have different widths. The joint is subjected to a compression load before failure modes and the associated loads were noticed. An experimental investigation on the crushing behaviour of GFRP angle sections to determine the crushing performance against the standard crushing force of different connections such as bolted, adhesive, and hybrid (bolted + adhesive) with various joints (butt and lap) has been carried out and are presented. Additionally, the impact of plate edge distance and width on connection effectiveness is investigated. The innovation of the work is in the evaluation of the crushing value for bolted GFRP structural angle members of 2, 3, and 4 nos with gusset plate connections that have been used to predict the compressive strength.","PeriodicalId":18246,"journal":{"name":"Matéria (Rio de Janeiro)","volume":"100 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-05-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"76992453","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
P. Mensah, J. Govina, J. O. Owusu-Asante, H. Seidu, Francisco Rodolfo Junior, Edgley Alves de Oliveira Paula, T. D. Pedrosa, R. Melo
{"title":"Durability and resistance of eco-friendly particleboards produced from agroforestry residues","authors":"P. Mensah, J. Govina, J. O. Owusu-Asante, H. Seidu, Francisco Rodolfo Junior, Edgley Alves de Oliveira Paula, T. D. Pedrosa, R. Melo","doi":"10.1590/1517-7076-rmat-2023-0027","DOIUrl":"https://doi.org/10.1590/1517-7076-rmat-2023-0027","url":null,"abstract":"The aim to evaluate the raw material (agroforestry residues) for particleboard manufacture from the: pseudostem of Musa paradisiaca ; the stem and pods of Theobroma cacao ; and the sawdust of Ceiba pentandra . The particleboards produced from these cellulosic residues are mixed with cassava starch’s natural adhesive and urea formaldehyde’s synthetic adhesive. The results indicate that lignin, α-cellulose, hemicellulose, and extractives ranged from 6.2–19.0%, 41.4–50.2%, 24.4–31.5%, and 6.8–18.8% respectively and they were significantly different from each other. Additionally, tannins, alkaloids, saponins, flavonoids, phenols, glycosides, and sterols were the phytochemicals present in biomass materials in different quantities. Also, carbon, oxygen, nitrogen, and boron were the elementals significantly present in the manufactured particleboards in the range of 35.3–52.8, 30.2–43.0, 4.2–24.0, and 3.2–9.9 percentage concentration respectively. As for the mechanical properties, it was verified that the cellulose content influenced 96.5% of the variability of the modulus of rupture (MOR) values. Understanding the distribution, functional properties, and impact of biomass organic, phytochemicals and elemental constitutions is an impetus to the improvement of processes with higher retention of these constitutions in the utilization of agroforest residues in the particleboard industry. These chemical compositions of the residues under study contributed largely to the characteristics of the manufactured particleboards.","PeriodicalId":18246,"journal":{"name":"Matéria (Rio de Janeiro)","volume":"11 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-04-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"78631118","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
{"title":"Influência da composição e distribuição de tamanho de microesferas de Al2O3/Fe2O3, produzidas por gelificação interna, na adsorção de metais pesados","authors":"T. M. Moreira, L. A. Genova","doi":"10.1590/1517-7076-rmat-2023-0004","DOIUrl":"https://doi.org/10.1590/1517-7076-rmat-2023-0004","url":null,"abstract":"RESUMO Os metais pesados são amplamente utilizados em diversos setores industriais, tais como, metalurgia, mineração, galvanoplastia, têxtil, fertilizantes, baterias, pesticidas, circuito impresso, entre outros, sendo comumente encontrados no efluente gerado por estas indústrias. Por serem extremamente tóxicos, podendo contaminar tanto o ecossistema quanto a comunidade ao seu entorno, se faz necessário um tratamento eficiente dos efluentes, a fim de se reduzir a concentração destes elementos, a níveis aceitáveis, antes do descarte. Dentre os diversos tratamentos de efluentes possíveis, a adsorção é amplamente empregada por sua simplicidade, eficiência e baixo custo. Nesse trabalho, foram produzidas, pelo método de gelificação interna, microesferas porosas contendo alumina e hematita em diferentes concentrações, que foram utilizadas como adsorventes em ensaios de adsorção, em batelada e em coluna de leito fixo, de soluções aquosas contendo Zn2+, Ni2+ e Mn2+. As microesferas foram caracterizadas quanto à morfologia e distribuição de tamanho de partículas, área de superfície específica, adsorção gasosa e fases cristalinas. Foi possível avaliar o efeito da composição e da distribuição de tamanho das microesferas na adsorção dos metais pesados. Obteve-se mais de 90% de adsorção dos metais pesados, no regime de coluna de leito fixo, indicando alta eficiência dessas microesferas como adsorventes destes íons.","PeriodicalId":18246,"journal":{"name":"Matéria (Rio de Janeiro)","volume":"126 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-04-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"80102785","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
{"title":"Microconcreto autoadensável em reforços estruturais: aplicação como ponte de aderência","authors":"Michelle Machado, E. Bacarji, H. Carasek","doi":"10.1590/1517-7076-rmat-2023-0007","DOIUrl":"https://doi.org/10.1590/1517-7076-rmat-2023-0007","url":null,"abstract":"RESUMO O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de um microconcreto para reforços estruturais, como ponte de aderência entre concreto velho e concreto novo. Foi avaliada a substituição da areia por um fíler, subproduto de britagem, a partir de um traço de referência. Os ligantes utilizados foram cimento Portland (85%) e sílica ativa (15%). A relação água/ligante e proporção entre cimento e sílica ativa foram obtidas de forma experimental, maximizando-se a utilização do aditivo superplastificante e obtendo-se condições aceitáveis de autoadensabilidade das misturas. Foram avaliadas as propriedades no estado fresco e endurecido, aderência do microconcreto em dois substratos e como ponte de aderência, simulando uma situação de reforço estrutural. Obtiveram-se boas propriedades de autoadensabilidade do MC, com aumento de 26% no espalhamento e 5% no tempo de escoamento do MC com 15% de substituição em relação ao MC de referência. Para 15% de substituição, observou-se aumento de 18% no módulo de elasticidade e redução de quase 9% na absorção total de água. Também se obtiveram bons resultados de aderência em substrato de concreto, demonstrados pela ruptura coesiva observada no ensaio de aderência. Em situação de reparo estrutural, o material mostrou-se satisfatório como ponte de aderência entre concretos.","PeriodicalId":18246,"journal":{"name":"Matéria (Rio de Janeiro)","volume":"1 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2023-04-28","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"89767263","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}