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: thallesdeassis@yahoo.com.br
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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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SELEO DOS MATERIAISPOR NDICE DE MRITO
Ex. Resistncia/peso:
Material Ao-liga Ti Al P
(alta resist.) (AA7074)
133 170 185
SELEO DOS MATERIAIS
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SELEO DOS MATERIAISPOR NDICE DE MRITO
Ex. Custo p/Kg/US$:
Material Ao-liga Ti Al P
(alta resist.) (AA7074)
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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CLASSIFICAO DOS MATERIAIS
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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CLASSIFICAO DOS MATERIAIS
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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CLASSIFICAO DOS MATERIAIS
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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CLASSIFICAO DOS MATERIAIS
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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CLASSIFICAO DOS MATERIAIS
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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