Relatorio Final - PIBIC- FATEA (1)

8/16/2019 Relatorio Final - PIBIC- FATEA (1)

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Faculdades Integradas Teresa D’Ávila - FATEA

Instituto Superior de Pesquisa e Iniciação Científica - ISPIC

Relatório Final – 2014-15

ANÁLISE DO COMPORTAMENTO MECÂNICO EMORFOLÓGICO DA CASCA DE ARROZ ATUANDO COMO

CARGA EM GESSO APLICADO À INDÚSTRIA DECONSTRUÇÃO CIVIL

Bolsista: Mayara de Oliveira Alves

Orientador: Rosinei Batista Ribeiro

Modalidade: IT

Vigência: 01/02/2015 a 31/07/2015

Lorena2015


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EQUIPE TÉCNICA

Professora Mestre Bianca Martins Siqueira – Sociologia - UNIFEI

Francisco Paiva Reis – Engenharia de Materiais - USP

Professor Doutor Heitor Luis Coimbrão – Engenharia de Materiais - UFSCar

Professor Doutor Jorge Luiz Rosa – Engenharia da Qualidade/Materiais – EEL USP

Marcelo Manoel Valentim Bastos – Design - UNIFEI


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RESUMO

O projeto teve como objetivo avaliar a morfologia e a classificação quanto àgranulometria da casca de arroz processada e caracterizada pela microscopia óptica eeletrônica de varredura para a confecção de corpos de prova com a adição de casca de arroztriturada em diferentes composições em gesso, segundo Norma ASTM C-116102 que,

posteriormente, após o teste de resistência mecânica do tipo flexão três pontos, foramdefinidas propriedades básicas do material, e utilizando o mapa da Seleção de Materiais deMichael Ashby foram realizadas classificações de produtos voltados à construção civil. Otrabalho analisou ainda o impacto da inovação de produtos, bem como o papel damicroempresa para com a sociedade em geral. Os resultados alcançados mostram que amorfologia da casca apresentam características fibrosas lineares e de alta rugosidade,contribuindo para a mistura entre a matriz e a partícula (casca), além dos resultados de

desidratação dos corpos de prova, conforme NBR 13.818, que mostraram a influencia daconcentração de casca na retenção de líquidos. Foi evidenciado também, que pela análiseestatística dos dados obtidos na relação espessura (7 pontos de medida) versus composiçãoquímica da casca de arroz em gesso (5%, 10%, 15% como carga) que a amostra de 5% possuiuma linearidade significativa e baixo desvio dos dados obtidos nas medidas pelo micrômetro.

Palavras-chave: Casca de Arroz, Gesso, Materiais Cerâmicos, Produto e Inovação.

ABSTRACT

The project aims to evaluate the morphology and particle size classification as the rice

husk processed by Disintegrator and crusher JF – 2D and characterized by optical andscanning electron microscopy and the confection of plates with the addition of rice huskcrushed plaster and clay that later, after testing the mechanical strength, will be defined some

properties of the material, and Ashby methodology for classification of products for theconstruction industry will be used. It also aims to analyze the impact of product innovation onsociety, and the responsibility of microbusiness to the role society. The results show that themorphology of linear and bark have high roughness fibrous characteristics, contributing tomix between the matrix and the particle (husk), and the results of dehydration of the plates,using NBR 13.818, showed the influence of the rice concentration at the fluid retention. Thestatistic analyze shows that with thickness (7 spots of measure) versus chemical compositionof the rice husk in plaster (5%, 10% and 15%), the 5% composition has a better linearity andlow standard deviation of data obtained in the micrometer measurements.

Key Words: Rice husk, Plaster, Ceramic Materials, Product and Innovation.


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LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1 - Localização da cidade de Canas, São Paulo ....….......................................... 13 Figura 2 - Fluxograma da metodologia do preparo do material ...….............................. 14

Figura 3 - Desintegrado e Triturador JF – 2D ....…........................................................ 14

Figura 4 - Peneira de Moagem da Máquina ...…............................................................ 15

Figura 5 - (a) Suporte para revestimento da casca; (b) Laboratório de MicroscopiaEletrônica de Varredura, ELL USP ................................................................................

Figura 6 - Corpos de Prova Confeccionados em Gesso ................................................. 16

Figura 7 – Análise dimensional dos corpos de prova ....................…............................. 16

Figura 8 - Corpo de prova posicionado durante o ensaio de flexão três pontos ............ 17 Figura 9 – Morfologia da Casca de arroz in natura....................…................................. 18

Figura 10 - Casca de Arroz Vista do MEV ..................................................................... 18

Figura 11 - Resultado desvio padrão dos corpos de prova com 5% de casca ................ 19

Figura 12 - Resultado desvio padrão dos corpos de prova com 10% de casca .............. 19

Figura 13 - Resultado desvio padrão dos corpos de prova com 15% de casca .............. 22

Figura 14 - Gráfico Força versus Deformação do ensaio de flexão três pontos ............ 22

Figura 15 – Superfície da Ruptura do CP de Gesso Puro............................................... 23

Figura 16 – Estrutura Microscópica do CP de Gesso Puro............................................. 23

Figura 17 – Superfície da Ruptura do CP com 5% de Casca de Arroz .......................... 24

Figura 18 – Estrutura Microscópica do CP com 5% de Casca de Arroz ........................ 24

Figura 19 - Superfície da Ruptura do CP com 10% de Casca de Arroz ......................... 25

Figura 20 - Estrutura Microscópica do CP com 10% de Casca de Arroz....................... 25

Figura 21 - Superfície da Ruptura do CP com 15% de Casca de Arroz.......................... 26

Figura 22 - Estrutura Microscópica do CP com 5% de Casca de Arroz ........................ 26


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LISTA DE QUADROS

Tabela 1 - Teste de Desidratação em amostras com casca de arroz....…........................ 27 Tabela 2 - Teste de Desidratação em amostras com gesso puro...................................... 27

Tabela 3 - Resultados do ensaio de flexão três pontos................................................ 28


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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

MEV Microscópio Eletrônico de Varredura


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SUMÁRIO - EXEMPLO

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6

INTRODUÇÃO …..................................................................................................... OBJETIVOS PROPOSTOS ....................................................................................

REFERENCIAL TEÓRICO …................................................................................

DESCRIÇÃO DAS ATIVIDADES DESENVOLVIDAS ......................................

RESULTADOS OBTIDOS E ANÁLISE .................................................................

CONCLUSÕES …....................................................................................................

REFERÊNCIAS …....................................................................................................

GLOSSÁRIO .............................................................................................................

APÊNDICE A – ASSINATURA DO ALUNO E DO ORIENTADOR …..............

APÊNDICE B – TÍTULO DA SEÇÃO ...................................................................

ANEXO A – TÍTULO DA SEÇÃO …......................................................................

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1. INTRODUÇÃO

Com a intenção de reduzir a geração de resíduos nos processos industriais e agrícolas, principalmente os poluentes, bem como melhor reaproveitá-los, seja no próprio processo

produtivo ou como matéria-prima na elaboração de outros materiais, tem-se cada vez maisinvestido em pesquisas para a transformação destes, até então considerados apenas resíduosindustriais, em subprodutos de interesse comercial. Com a constante evolução da indústriacerâmica, torna-se cada vez mais necessária a busca de meios tecnológicos que tragammelhorias à relação custo/benefício dos materiais produzidos. O uso de matérias-primasalternativas, mudanças nos processos industriais, bem como a adequação das propriedades àscondições de serviço, são pontos de extrema importância na indústria de produtos cerâmicosem geral.

A produção nacional de arroz em casca para a safra 2000/2001 é de aproximadamente11.089.788 toneladas. A região Sul brasileira apresenta a maior produção com 5.957.569toneladas, no qual o estado do Rio Grande do Sul é o maior produtor nacional, com 4.986.875

toneladas, o que representa cerca de 44,9% da produção nacional. Santa Catarina ocupa o 3°lugar com 799.031 toneladas representando 7,2% da produção nacional. No decorrer do

processo de beneficiamento do arroz, obtém-se como subproduto, a casca de arroz, considera-se que do total de arroz colhido, 23% correspondem à casca e 4% correspondem às cinzasgeradas na queima da casca. Portanto, conclui-se que 443.591 toneladas deste resíduo sãogeradas no país. Deste total o estado do Rio Grande do Sul contribui com 199.475 toneladas eSanta Catarina com 31.961 toneladas de cinzas, somente no ano de 2000. Hoje, grande parteda casca é utilizada na fabricação de blocos e painéis empregados na construção civil, no qualsubstitui a fibra de madeira.

Entretanto, para gerar as cinzas e extrair a sílica, é necessário realizar a queima da cascade arroz, o que produz dióxido de carbono (CO2), um dos principais gases causadores do

efeito estufa, que é um fenômeno natural, caracterizado pelo aumento da temperatura maiordo que o normal; um aquecimento global. Em outras palavras, a temperatura global tende asubir, podendo trazer graves consequências para a humanidade.

Visando esse problema, surge a alternativa do reaproveitamento da casca de arroz, como proposta adicionar-se em gesso para que se poupem os recursos naturais e utilizem-se mais osrecursos inertes, fazendo também o material produzido ser considerado sustentável, ecológicoe reduzir custos ao utilizá-lo em grande escala.


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2. OBJETIVOS PROPOSTOS

O projeto tem como objetivo adicionar casca de arroz triturada ao gesso, em quantidade de5%, 10% e 15% de casca, e analisar propriedades físicas do material. Visa o desenvolvimento

de um novo produto, utilizando matéria prima renovável, tornando o produto ecologicamentecorreto e sustentável. Para caracterização do produto, foram avaliadas propriedades físicas equímicas do material formado e estudar brevemente os impactos ambientais e sociaiscausados pela engenharia de produtos.


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3. REFERENCIAL TEÓRICO

3.1 Novos materiais: o potencial para inovação de desenvolvimento de produtosustentável

Ao longo dos anos desenvolveu-se uma preocupação muito grande com relação aoimpacto causado pela engenharia de produtos, e atualmente visa-se a minimização da agressãoao meio ambiente a partir de produtos sustentáveis. Ao examinar o material utilizado paravários produtos, observa-se uma falta de adequação do processo produtivo à visão deconservação do meio ambiente, diminuindo a qualidade do mundo atual e ameaçando o bem-estar de gerações futuras. A melhor solução para o problema de desgaste ambiental é aredução de produção de material, com o uso de reciclagem, ou ainda a utilização de bensrenováveis e matérias-primas cultiváveis (ASHBY; JOHNSON, 2011).

O projeto se desenvolve a partir dos resíduos gerados pelo processo de beneficiamentodo arroz, um dos cereais mais produzidos e consumidos no mundo, sendo um dos principais

alimentos da população mundial. O Brasil tem uma grande participação na produção mundial,sendo o único país não asiático entre os 10 maiores produtores (WALTER, 2009). A cascagerada na produção representa aproximadamente 23% de seu peso total. (CARMONA, 2009).

A casca de arroz, devido à alta dureza e fibrosidade, resulta em produtos de baixanutrição e boa resistência ao desgaste (PINHEIRO, 2007). Ela é composta basicamente porcelulose, lignina e hemicelulose e óxidos inorgânicos, sendo aproximadamente 90% delesconstituído de sílica (CARMONA, 2009).

Celulose é um polissacarídeo linear constituído unicamente por moléculas de glucoseunidas por ligações glicosídeas (ligações que unem dois monossacarídeos). Sua fórmula geralé (C6H10O5)n (Apud, PUC - RJ). A lignina um polímero natural, amorfo, hidrofóbico,responsável pela resistência mecânica do vegetal. Sua função biológica principal é proteger o

tecido vegetal da ação de microrganismos e de oxidação (DCNAT, 2008).Presentes nas paredes celulares dos vegetais estão sempre associadas às hemiceluloses

por interação física e ligações covalentes (SANTOS, 2008). E hemicelulose é um grupodistinto de polissacarídeos. Tem um grande poder de absorção de água. Combinadas asceluloses e as hemiceluloses formam o grupo das holoceluloses, que representam de 65 a 70%do peso seco de uma planta (Apud, PUC – RJ).

E a parte inorgânica é composta basicamente de óxido de silício. Segundo Diniz (2005)e Foletto (2005), o silício que é absorvido pelo vegetal é depositado nas paredes celulares emforma de sílica, aumentando a rigidez da célula. A casca do arroz possui sílica na formaamorfa e hidratada, com fórmula química (SiO2.nH2O). O elemento se distribui entre os trêscompostos orgânicos principais. O alto teor de sílica faz com que a casca de arroz seja ummaterial resistente à biodegradação, sendo muito utilizado para diminuir a plasticidade,aumentar a permeabilidade e controlar a retração (GRUN, 2007), assim adicionado emcerâmica será avaliado seu desempenho.

As cerâmicas são materiais com módulos de elasticidade altos, porém são frágeis. Suaresistência é medida com base em fraturas frágeis. Não possuem nenhuma ductilidade e tem

baixa tolerância a concentração de tensões ou a altas tensões de contato. Materiais dúcteissuportam concentrações de tensão, deformando-se de modo que redistribua a carga maisequilibradamente, mas a cerâmica sendo um material frágil apresenta ampla dispersão pararesistência, e a resistência em si depende do volume do material sob carga e do tempo deaplicação da carga. Por essas características não é fácil projetar com cerâmica, mas apesar

disso é um material atraente, pois é rígido, duro, resistentes a abrasão, conservam resistênciaem alta temperatura e resistem bem à corrosão.


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O gesso é um material de construção bastante antigo, produzido pelo homem hámilênios a.C., como a cal e a terra cota. Com o desenvolvimento da tecnologia o gessoapresenta grande potencial para se enquadrar no processo de desenvolvimento sustentável(MUNHOZ; RENOFIO, 2007).

É produzido a partir do mineral gipsita, e são necessárias três etapas para se transformarno gesso comercial. O primeiro a extração desse minério. Após a extração ele deve ser moídoe calcinado à temperatura de 150 a 350°C, fazendo com que a gipsita de desidrate

parcialmente, resultando no sulfato de cálcio hemi-hidratado, o gesso comercial (MUNHOZ;RENOFIO, 2007). Assim, ao misturá-lo em água, resulta em uma pasta de gesso, permitindoque seja trabalhado (MUNHOZ; RENOFIO, 2007).

Para desenvolver novos materiais é necessária uma base sólida de conhecimento técnicosobre materiais e manufatura, assim é possível alcançar desenvolvimento de produtosinovadores (ASHBY; JOHNSON, 2011).

3.2. Técnicas de Análise de Propriedades dos Materiais

3.2.1 Microscópio Eletrônico de Varredura

A superfície de uma amostra a ser examinada é varrida com um feixe de elétron e ofeixe de elétron refletido (ou retro espalhado) é coletado e depois exibido na mesma taxa devarredura sobre um tubo de raio catódico (similar a uma tela de TV). A imagem que aparecena tela, e que pode ser fotografada, representa as características superficiais da amostra. Asuperfície pode ou não pode ser polida e atacada, mas deve ser eletricamente condutiva; ummuito fino revestimento metálico deve ser aplicado a materiais não condutivos. Ampliaçõesvariando de 10 a mais do que 50000 diâmetros são possíveis, do mesmo modo que são

possíveis grandes profundidades de campo (CALLISTER, 2012).

Ele fornece informações sobre a morfologia e identificação de elementos químicos daamostra sólida analisada. Sua característica principal é a alta resolução, e ainda a aparênciatridimensional da imagem das amostras. A imagem eletrônica complementa a imagem óptica,

pois permite exame em pequenos aumentos e com grande profundidade de foco (DEDAVID;GOMES; MACHADO, 2007).

3.2.2 Cálculo de Variabilidade nas Propriedades dos Materiais

As propriedades medidas para os materiais não são grandezas exatas. Como porexemplo, nesse estudo, a espessura do material foi medida diversas vezes ao longo de suasuperfície, e constatou-se que os dados coletados no mesmo material se divergiram. Emfunção dessa dispersão, é possível o cálculo desse desvio padrão, para tomar ciência do tipode variação, se aparece em baixo ou elevado grau (CALLISTER, 2012).

3.2.3 Teste de Flexão Três Pontos

Para cálculo do módulo de resistência utiliza-se ensaio de flexão, adequado paramateriais difíceis de fixar, como a cerâmica. Essa propriedade mecânica é definida comosendo a máxima tensão superficial em uma viga flexionada no instante da fratura (ASHBY,

2011).


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3.3. Inovação, Cultura e Sociedade

A evolução industrial, que acorreu entre os séculos XX e XXI mostra com clareza osesforços para alcançar a inovação tecnológica. Buscaram cada vez mais investigar, para que

isso se transformasse em inovação, definida como a introdução de novos produtos, processosou sistemas, na atividade comercial ou social (PORTELA, 2000).Inovação, hoje, é considerada um processo complexo que abrange aspectos sociais,

culturais, organizacionais, e não mais apenas como aspectos técnicos e econômicos(KOVÁCS, 2000). No desenvolvimento do produto, atualmente, encontrar soluções quesejam significativas para as pessoas, que proporcionem novas experiências e inspirem e criemimpacto positivo na sociedade e na nossa vida diária é fundamental (ASHBY; JOHNSON,2011).

As pessoas buscam produtos que sejam sustentáveis, então é necessário evoluir de umasociedade industrial impulsionada pelo consumismo para uma sociedade que respeita eaprecia os aspectos de eficiência e aparência (ASHBY; JOHNSON, 2011).

3.4. Extensão Tecnológica

O conceito de extensão tecnológica se define como um elo entre as universidadesempreendedoras, empresas e governo, buscando processos de inovação para pequenas e microempresas. Integra laboratórios de centros de ensino e pesquisas regionais com a criação de

produtos, serviços e empreendimentos sustentáveis. Cabe também à extensão tecnológicacontribuir para o desenvolvimento de diferentes setores econômicos populares, sociais eculturais, por fim contribuir para o processo de desenvolvimento do país. As universidadesempreendedoras são as instituições que trabalham na formação de novos conhecimentos,aplicando e transferindo-os ao mercado. No Brasil a prática se encontra bastante restrita, masé comum em vários países.

As micro e pequenas empresas representam, atualmente, 97% das empresas no Brasil,e geram 20% do PIB do país, por isso o apoio ao desenvolvimento dessa categoria éfundamental (SEBRAE, 2014).

3.5. Responsabilidade social

A inserção de aspectos sociais nas decisões e ações estratégias empresariais é hoje umdos maiores desafios das corporações de todos os portes no mundo.

O grande desafio é incorporar a questão da responsabilidade social de forma sistêmica na

gestão empresarial.A responsabilidade social é definida como uma forma de gestão baseada na relação éticae transparente da empresa com todos os públicos com os quais se relaciona e peloestabelecimento de metas empresariais compatíveis com o desenvolvimento sustentável dasociedade, preservando recursos ambientais, culturais para gerações futuras, respeitando adiversidade e promovendo a redução das desigualdades sociais.

Os relacionamentos das empresas com a sociedade se estabelece em sete áreas principais:valores e transparência; público interno (relações com os empregados); meio ambiente;fornecedores; consumidores e clientes; ações sociais; governo e sociedade.

Atualmente, no Brasil, existe uma necessidade de conscientizar as empresas de suaresponsabilidade social, desenvolver valores pouco defendidos e obter um maior equilíbrio e

qualidade nas relações com todos os agentes envolvidos com a empresa, não apenas osclientes (SEBRAE 2014).


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4. DESCRIÇÃO DAS ATIVIDADES DESENVOLVIDAS

O trabalho teve como delimitação o local de estudo Fazenda Alto dos Marins, localizadana cidade de Canas, localizada no estado de São Paulo (Figura 1).

Figura 01: Localização da cidade de Canas, São PauloFonte: Google Maps (2015)

A Empresa tem como razão social o nome: Alto do Marins Arrozes Especiais LTDA. AAtividade econômica principal é o beneficiamento de arroz, realizada por 5 funcionários. O

Perfil da Empresa é familiar, e o perfil dos funcionários é de Engenheiro agrônomo e Doutorem psicologia. A Localização é estrada do Brejão, S/N - Km 3, Bairro Brejão - Canas/SP,12.615-000.

O nome da cidade de Canas originou – se de uma fazenda denominada Fazenda das

Canas que foi desapropriada por parte do governo que era propriedade do Alferes FranciscoFerreira dos Reis que servia para o assentamento das famílias dos imigrantes. Os imigranteseram na maior parte oriundos de italianos que obtiveram terras com a finalidade de cultivarcana de açúcar para abastecer o Engenho Centra de Lorena, no ano de 1887. O termo“caninhas” derivou do tipo de cana produzida no local, nomeado de “crinolina” , que tinha suaespessura menor do que as cultivadas na colônia.

Dentro do processo evolutivo, Canas passou de núcleo Colonial Agrícola (1890), para bairro, distrito e Município. No dia 22 de março de 1992, foi realizado um plebiscito popular,que decidiram pela emancipação de Canas, pois até aquele presente momento Canas pertenciao município de Lorena. Hoje Possui 3.615 habitantes, e 50% de sua economia depende daagropecuária e da agronomia (Prefeitura Municipal de Canas, 2014).

O preparo do material foi realizado da seguinte maneira, Figura 02:


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Figura 02: Fluxograma da metodologia do preparo do materialFonte: Os autores

A coleta do resíduo de casca de arroz in natura foi realizada no município de Canas – SP.

O processo de trituração foi realizado na fazenda fornecedora dos resíduos da casca dearroz, localizada no Município de Canas – SP. O equipamento usado foi o Desintegrador eTriturador JF – 2D. O processo de moagem levou 30 minutos, obtendo assim, a casca de arroztriturada, Figura 03.

Figura 03 – Desintegrado e Triturador JF – 2DFonte: O autor

A peneira utilizada no processo de seleção de partículas da casca de arroz in natura temcomo dimensões de furos 80 mícron. A trituração tem como objetivo, reduzir o tamanho de

Coleta da casca na

fazenda em Canas

Trituração

da casca

Peneiramento

da casca

Preparo

dos corpos

de prova


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16

Após realizada todas as análises morfológicas da casca in natura, foram confeccionadosos corpos de prova, segundo ASTM C-116102 em diferentes composições, 5%, 10% e 15%de casca, em matriz de gesso, conforme Figura 06.

Figura 06 – Corpos de Prova Confeccionados em Gesso, com 0 e 5% de Casca de ArrozFonte: O autor

Foram realizadas as medidas da espessura em sete pontos em toda a extensão do corpo

de prova de forma aleatória para cálculo de desvio padrão da espessura (Figura 07).

Figura 07 – Análise dimensional dos corpos de prova.Fonte: O autor

Para o teste de absorção de água dos corpos de prova, segundo NBR 13808, foiutilizado um forno com temperatura de 100°C e medidas as massas em intervalos de 1h, como objetivo de observar a capacidade de perda de massa do material.

Como o material é cerâmica, frágil e difícil de fixar, foi realizado o ensaio de flexão três pontos em uma máquina Emic DL2000 (figura 8), no laboratório de Ensaios de Materiais naEEL-USP. Esse ensaio mede a resistência à flexão, que é a máxima tensão superficial em umaviga flexionada no instante da fratura.


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Figura 08 – Corpo de prova posicionado durante o ensaio de flexão três pontos.Fonte: O autor


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5. RESULTADOS OBTIDOS E ANÁLISE

5.1. Microscopia Eletrônica de Varredura

A análise via Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) revelou a morfologiairregular da casca de arroz (Figura 09). Podem ser observados pontos brancos em suasuperfície, que são partículas de sílica, que dificultará a mistura da casca em uma matrizcerâmica. O método mais efetivo para eliminar a sílica da casca é pela queima do material, oque será evitado nesse projeto, pelos impactos ambientais.

A análise macroscópica da casca apresenta partículas grandes de cor amarelo palha.

Figura 09 – Morfologia da Casca de arroz in naturaFonte: O autor

Figura 10 – Casca de Arroz Vista do MEVFonte: O autor

Os resultados obtidos pelas análises microscópicas mostram uma morfologia enrugadada casca de arroz, possibilitando assim, uma melhor resistência mecânica nos futuros produtosconfeccionados a partir da adição da mesma.

Após a moagem e o peneiramento da casca de arroz, a partícula foi submetida à análisevia microscopia óptica. Observa-se que a morfologia da partícula mantem-se irregular. Suasfibras são lineares, propiciando uma melhor resistência mecânica.

Foram desenvolvidos corpos de prova, segundo Norma ASTM C-116102, em diferentescomposições, 5%, 10% e 15% de casca.


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5.2. Análise Dimensional

Realizou-se a análise dimensional para quantificar o desvio padrão da espessura de cadaum, e os resultados foram os seguintes:

Figura 11: Resultado desvio padrão dos corpos de prova com 5% de casca.

Fonte: Os autores

As amostras com 5% de casca apresentam uma linearidade significativa com baixodesvio dos dados medidos pelo micrômetro,


Fonte: Os autores

As amostras com 10% de casca possuem uma espessura maior que as de 5% e também

uma variação maior.

8,42

8,23

8,328,28

8,32 8,34

8,07

7,50

7,60

7,70

7,80

7,908,00

8,10

8,20

8,30

8,40

8,50

1 2 3 4 5 6 7

Adição de 10% de casca

7,93 7,91 7,92

7,847,89

7,95 7,96

7,5

7,6

7,7

7,8

7,9

8

8,1

8,2

8,3

8,4

8,5

1 2 3 4 5 6 7

Adição de 5% de casca


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20


Fonte: Os autores

Evidenciam-se que pela análise estatística dos dados obtidos na relação espessura (7 pontos de medidas), versus composições química da casca de arroz em gesso (5%, 10% e 15%

como carga), a amostra com 5% possui uma linearidade significativa e baixo desvio dos dadosobtidos nas medidas pelo micrômetro.

Nota-se que o acréscimo da casca de arroz nos corpos de prova proporcionou menorestabilidade dimensional, proporcionando uma boa aderência vertical nos acabamentos.

5.3. Ensaio de Desidratação

O ensaio de desidratação mostrou a seguinte capacidade de perda de água:

8,08

8,25

8,158,22

8,18 8,19 8,16

7,50

7,60

7,70

7,80

7,90

8,00

8,10

8,20

8,30

8,40

8,50

1 2 3 4 5 6 7

Adição de 15% de Casca


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21

Quadro 01: Teste de Desidratação em amostras com casca de arroz

Porcentagem

de Casca

Corpos

de

Prova

Massa

Inicial

Após

1h

Após

2h

Após

3h

Após

4h

Após

5h

Porcentagem

de

Desidratação

Gesso Puro1 19,444 19,086 18,110 17,151 16,535 16,460 15,3472 15,746 15,514 15,512 15,510 15,507 15,497 1,581

3 16,603 16,334 16,328 16,321 16,313 16,300 1,825

5% de Casca

de Arroz

1 15,849 15,545 15,536 15,533 15,523 15,504 2,177

2 15,488 15,179 15,163 15,147 15,133 15,125 2,344

3 15,696 15,305 15,301 15,297 15,288 15,256 2,803

10% de

Casca de

Arroz

1 17,512 16,449 16,106 16,094 16,051 15,910 9,148

2 18,891 17,904 17,169 16,923 16,902 16,815 10,989

3 18,730 17,855 17,206 16,997 16,971 16,907 9,733

15% de

Casca de

Arroz

1 16,745 15,682 15,008 14,936 14,879 14,704 12,189

2 17,170 16,335 15,738 15,560 15,530 15,469 9,907

3 17,430 16,544 15,716 15,312 15,263 15,183 12,892

5.4. Ensaio de Flexão Três Pontos

Após realizado o ensaio mecânico do tipo flexão três pontos, obtivemos os seguintes

resultados:

Quadro 02: Resultados do ensaio de flexão três pontos

Corpode Prova

Largura(mm)

Altura(mm)

Distânciaentre apoios

(mm)

ForçaMáxima

(N)

Tensãomáxima

(Mpa)

Deformaçãona ruptura

(mm)

Módulo(Mpa)

Gesso

Puro

CP1 24,00 9,15 80,00 30,77 1,84 0,11 1623,46

CP2 24,00 9,15 80,00 28,59 1,71 0,16 1170,29

CP3 24,00 9,15 80,00 27,42 1,64 0,15 1268,99

5% de

casca de

arroz

CP4 24,00 9,15 80,00 22,24 1,33 0,14 921,97

CP5 24,00 9,15 80,00 18,39 1,10 0,12 912,55

CP6 24,00 9,15 80,00 36,62 2,19 0,26 1287,57

10% de

casca dearroz

CP7 24,00 9,15 80,00 13,04 0,78 0,25 179,69

CP8 24,00 9,15 80,00 12,87 0,77 0,25 387,59

CP9 24,00 9,15 80,00 14,05 0,84 0,28 286,95

15% de

casca de

arroz

CP10 24,00 9,15 80,00 18,89 1,13 0,22 491,23

CP11 24,00 9,15 80,00 18,89 1,13 0,33 562,62

CP12 24,00 9,15 80,00 21,40 1,28 0,33 619,83

Média 24,00 9,15 80,00 21,931 1,312 0,217 809,395

Desvio

Padrão 0 0 0 7,526 0,450 0,079 457,423


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Figura 14 – Gráfico Força versus Defor

Figura 13: Gráfico Força versus Deformação do ensaio de flexão três pontos.Fonte: O autor

A tabela mostra os resultados da força máxima aplicada, da tensão máxima, dadeformação na ruptura e do módulo. Observa-se que quanto maior a porcentagem de casca,

menor é sua resistência mecânica. O gáfico Força (N) versus Deformação (mm) mostra a força máxima necessária para

romper o corpo após determinada deformação.

Algumas características do material foram calculadas, como:

Massa específica: 1778,6 kg/m3

Módulo de Young: 916,676 GPa Resistência Específica: 0,513 Mpa/(kg/m

3)

Rigidez com massa mínima para painel e placa: 0,00103 (Maximizar para melhorar a

característica do produto).

CP1 CP2

CP3

CP4

CP5

CP6

CP7

CP8


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5.5. Microscopia Eletrônica de Varredura da Ruptura dos Corpos de Prova

Após realizado o ensaio de flexão três pontos foram feitas varreduras na área deruptura para analisar a estrutura e a concentração de casca de arroz.

Figura 14: Superfície da Ruptura do CP de Gesso PuroFonte: O Autor

Figura 15: Estrutura Microscópica do Gesso PuroFonte: O Autor


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Figura 16: Superfície da Ruptura do CP com 5% de cascaFonte: O Autor

Figura 17: Estrutura Microscópica do CP de gesso com 5% de casca de arrozFonte: O Autor


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Figura 18: Superfície da Ruptura do CP com 10% de CascaFonte: O Autor

Figura 19: Estrutura Microscópica do CP com 10% de CascaFonte: O Autor


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Figura 20: Superfície da Ruptura do CP com 15% de CascaFonte: O Autor

Figura 21: Estrutura Microscópica do CP com 15% de CascaFonte: O Autor

Em todos os Corpos de Prova observa-se uma estrutura cristalina e uniformementeentrelaçada. O material apresenta certa porosidade. Os corpos de prova com a presença doarroz é mais poroso em relação ao gesso puro.


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6. CONCLUSÕES

O trabalho tem uma estrutura interdisciplinar, combinando as disciplinas de Engenharia e

Sociologia. Os materiais mostraram capacidade de se misturarem. A casca de arroz apresenta

grande quantidade de sílica, o que confere à casca uma superfície irregular. O acabamento doscorpos de prova confeccionados se mostrou poroso, por essa presença de sílica na casca de

arroz, que retém a água e faz com que o gesso e a casca passem por um processo de

decantação. O desvio padrão mostrou que não há relação entre quantidade de casca de arroz e

a homogeneidade na superfície do material, e a adição de 5% de casca se mostrou mais

regular. Foram realizados testes de flexão de três pontas para a análise mecânica do materialobtido, o concluiu-se que a adição de 5% de casca mais se aproxima das propriedades dogesso puro. Foi usado a metodologia de Ashby para a criação de novos produtos relacionados

as suas propriedades mecânicas, definindo o potencial para inovação e uso em placas e

painéis, utilizados nas áreas de construção civil e Design, e sempre em busca da maximização

da resistência mecânica do material.

A tecnologia social auxilia no uso da tecnologia para a inovação de maneira responsável,diminuindo os impactos sociais. Assim, conclui-se que o uso produto utilizando a casca dearroz será benéfica para a cidade de Canas e seus habitantes, pois criará a possibilidade de

utilizar 100% da produção do arroz, e sendo 50% da economia da cidade dependente do

agronegócio, haverá valorização desse resíduo e da economia. Ainda haverá o uso responsável

e sustentável de um material renovável, substituindo um material finito, como o gesso.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao CNPq pela bolsa PIBITI concedida, processo 102350/20159,

à FATEA pela infraestrutura e apoio, e à USP e à UNIFEI pela parceria.


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REFERÊNCIAS

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APÊNDICE A – ASSINATURA DO ALUNO E DO ORIENTADOR

Este relatório apresenta o registro da pesquisa intitulada “O EFEITO DO TAMANHODE PARTÍCULA DA CASCA DE ARROZ ATUANDO COMO CARGA EM GESSO E

ARGILA: INOVAÇÃO E PRODUTOS.”, desenvolvida no período de 01-02-2015 a 30-07-2015, sob a orientação do Prof. Rosinei Batista Ribeiro, tendo em vista as orientaçõesestipuladas pelo Edital 01/2014.

Lorena, 19 de Agosto de 2015

Mayara de Oliveira Alves

Prof. Dr. Rosinei Batista Ribeiro

Relatorio Final - PIBIC- FATEA (1)

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