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Type: Tese de Doutorado
Title: Fibras isolantes para altas temperaturas: avaliações e impactos relevantes nos cenários econômico (eficiência energética), ambiental (redução de CO2) e ocupacional (grau de patogenicidade)
Authors: Danilson Gonçalves de Melo e Silva
First Advisor: Wander Luiz Vasconcelos
First Referee: Alamar Kasan Duarte
Second Referee: Clenice Moreira Galinari
Third Referee: Vanessa de Freitas Cunha Lins
metadata.dc.contributor.referee4: Eduardo Henrique Martins Nunes
Abstract: O presente trabalho teve como proposta, a avaliacao de impactos relevantes cenarios economico, ambiental e ocupacional, em relacao ao uso de fibras isolantes aplicadas a altas temperaturas. Neste contexto, tres produtos foram estudados; fibras ceramicas refratarias (FCR), as fibras de silicato de metais alcalino-terrosos (AES) e as fibras policristalinas (PCW). Estes materiais pertencem a classe das fibrasinorganicas refratarias. Estes sao utilizados como revestimento termico, objetivando isolar equipamentos, e sao expostas a temperaturas de trabalho que podem alcancar valores proximos a 1600oC. Buscando focar nas relevancias destes produtos relacao aos cenarios supracitados, optou-se em dividir este trabalho em tres secoes.Na primeira etapa ensaios foram desenvolvidos com o intuito de avaliar a influencia microestrutura das fibras refratarias isolantes em suas propriedades fisicas. Estas correlacoes foram realizadas apos exposicao aos fatores temperatura e tempo. Para as fibras consideradas nao cristalinas (FCR e AES), apos tratamentos termicosespecificos, as suas propriedades fisicas sofreram uma degradacao parcial. Ja as fibras policristalinas, este fator nao foi observado. Na segunda etapa, avaliou- risco ocupacional de uma amostra de fibra AES, apos ser submetida as condicoes operacionais de temperatura e tempo que pudessem promover a recristalizacao sua microestrutura com a consequente formacao da fase cristobalita. Este estudo realizado in vivo atraves da tecnica de instilacao intratraqueal. Possiveis preocupacoesocupacionais em relacao a este produto foram constatadas. Terceira e ultima etapa, gerou-se um algoritmo capaz de reproduzir virtualmente a geometria da fibra PCW, com o intuito de verificar numericamente a transferencia de energia termica em volume. Os resultados desta simulacao foram confrontados com os dados experimentais retirados dos ensaios de condutividade termica. Esta simulacao demonstrou-se ser satisfatoria (erro < 10%) para temperaturas abaixo de 600°C.
Abstract: The presented work evaluated the relevant economic, environmental, and occupational impacts of handling high temperature insulation fibers. In this context, three products from the refractory inorganic fibers class were studied: Refractory Ceramic Fibers (RCF), Alkaline Earth Silicate fibers (AES) and Polycrystalline Wools (PCW). These high temperature fibers are typically used as a thermal lining to insulate equipment with operational temperatures up to 1600°C. This work was divided into three steps to better understand how these products are relevant to the aforementioned. In the first step, assays were developed to evaluate the microstructure behavior and the physical properties of the high temperature insulation fibers after exposed to temperature andtime. The non crystalline fibers (RCF and AES) showed a partial damage to their physical properties and no changes were observed in the PCW fibers. In the second step, the occupational hazard of the AES fibers was evaluated after being subjected to both suitable temperature and time. The heat treatment of the AES fibers could promote the recrystallization process of their microstructure and the cristobalite formation. This study was developed using in vivo assays through the intratracheal instillation methodology. The results revealed a possible occupational concern related to the handling of this fiber after being heat treated. In the third and final step, an algorithm capable of virtually reproducing the PCW fiber geometry was developed to numerically verify the transfer of thermal energy in the control volume. The simulated results were compared to the data extracted from the thermal conductivity experiments and resulted in an error less than 10% for temperatures up to 600°C.
Subject: Engenharia de minas
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-ADQMZD
Issue Date: 23-May-2016
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