Simulação
de processos
e materiais
O Instituto de Tecnología Cerámica (ITC) é um instituto semi-pri-vado, constituído em virtude do convênio entre a Asociación de Investigación de las Industrias Cerámicas (AICE) e a Universitat Jaume I de Castellón, que nasceu como resposta às necessida-des das empresas do cluster cerâmico espanhol. Com mais de 40 anos de existência, articulou um sistema de cooperação univer-sidade-empresa que deu seus frutos ao se demonstrar o elevado desenvolvimento da indústria espanhola de fabricação de tijoleiras cerâmicas.
O objetivo do ITC é constituir um apoio sólido para as empresas cerâmicas espanholas na defesa e na melhoria de sua posição estratégica no atual cenário global, usando como principais vias as ações de investigação e desenvolvimento capazes de criar ino-vação, embora também todas aquelas atividades que sirvam para potenciar a competitividade e crescimento do setor, tendo sem-pre em conta critérios de sustentabilidade e compromisso com o bem-estar da sociedade.
A missão do ITC se orienta a liderar os processos de inovação tecnológica e de desenho do setor cerâmico espanhol, se anteci-pando às necessidades de mercado e dos consumidores relativa-mente aos usos e utilidades da cerâmica, através da gestão pro-fissionalizada de uma equipe humana qualificada e comprometida com a excelência do setor.
A partir da competência atingida através da sua longa atividade investigadora o ITC possui, hoje em dia, a capacidade de estender seu âmbito de atuação a outros tipos de processos e de materiais. Destacam suas atuações no âmbito da eficiência energética e a minimização do impacto ambiental da atividade industrial, bem como na funcionalização de superfícies e na obtenção de novas prestações técnicas e estéticas de produtos relacionados com o hiper setor do habitat e outras indústrias como ferramentas de alta tecnologia, cerâmicas avançadas, automação, setores petro-químicos, etc.
Os objetivos básicos da simulação são:
› Facilitar a compreensão dos fenômenos ou processos comple-xos, permitindo o acesso a variáveis que dificilmente podem ser medidas de uma forma experimental (distribuição da umidade numa peça dentro da secagem, tensões em uma peça durante a cozedura, tensões em uma peça submetida a um impacto, transferências de calor em sistemas complexos, etc.).
› Prever o comportamento e a evolução do sistema em estudo quando se modifica alguma variável do processo. Costuma se aplicar naqueles casos nos quais/em que obter a relação entre variáveis implica a resolução numérica das equações do modelo.
A simulação é especialmente útil nos casos em que:
› É economicamente inviável realizar experiências em condições industriais.
› É muito difícil medir experimentalmente magnitudes.
› Pretende-se desenvolver um novo produto ou processo indus-trial.
› Se pretender utilizar dados de laboratório para prever o compor-tamento de um produto ou processo em condições industriais. ›
A simulação é uma poderosa ferramenta que permite, de maneira simples e econômica:
› Otimizar processos existentes.
› Desenhar novos processos mais eficazes e melhor adaptados às necessidades.
› Melhorar as prestações dos materiais.
Simulação
de processos
e materiais
A simulação é uma ferramenta que permite abordar o estudo de sistemas complexos,
minimi-zando a realização de experiências de laboratório ou provas industriais que são custosas em
termos econômicos e de tempo.
Com a simulação se podem otimizar processos, produtos e materiais já que é possível prever
o comportamento dos mesmos em condições reais de utilização. Esta metodologia também é
aplicável ao desenho de novos processos e produtos.
A área de mecânica de meios contínuos e a modelação trabalham em diferentes campos a
simu-lação, cobrindo processos (secagem, cozedura, etc.), análise de produto (resistência de peças
submetidas a solicitações em serviço, transferência de calor em sistemas cerâmicos, etc.) e
materiais (simulação da deterioração micro-estrutural de sistemas vitrocerâmicos).
Mais de 1
000 projeTos de i+d
desenvolvidos ao longo da hisTória
do iTC, por uM valor aproxiMado de
40 Milhões de euros
.
Cálculos XFEM: propagação de uma greta no interior de uma peça cerâmica perfurada e submetida à tração.
Transferência de calor em fornos de rolos. A simulação permite conhecer a distribuição de temperaturas no inte-rior da peça durante todo o ciclo de cozedura. A infor-mação do início é as características térmicas e geométri-cas da peça, assim como a curva de temperatura do forno ou da superfície das peças.
Cálculo de curvaturas e tensões produzidas por gradien-tes térmicos durante a cozedura. Relacionado com o pon-to anterior, a partir do perfil de temperaturas no interior da peça, é possível conhecer a distribuição de tensões e as curvaturas das peças durante a cozedura e à saída do forno.
Simulação do comportamento mecânico de materiais.
Todos os materiais se costumam caracterizar mecanica-mente a partir de ensaios simples (flexão em três pontos de apoio, compressão, etc.) enquanto que em serviço po-dem estar sujeitos a diferentes esforços (peças encaixa-das pelas borencaixa-das em fachaencaixa-das ventilaencaixa-das, movimento de estrutura em peças colocadas, etc.). A simulação permite, a partir dos ensaios de laboratório, conhecer os esforços que aparecem em serviço.
Exemplos de aplicação da simulação à indústria cerâmica
Secagem de peças em condições industriais. É possível conhecer a evolução da umidade das peças durante a secagem em condições industriais. Para isso é preciso dispor de informação da temperatura da peça dentro do secador, obtida através de uma sonda de temperatura, e dos parâmetros característicos da secagem das peças cerâmicas, medidos em laboratório. Esta informação per-mite desenhar ciclos mais racionais, o que supõe uma poupança energética e uma redução importante do nú-mero de peças partidas.
Propagação de gretas. Através do cálculo por elementos finitos estendidos (XFEM) é possível conhecer a propa-gação de gretas em materiais, e por tanto, estabelecer o seu comportamento mecânico. Isto permite desenhar composições e processos de fabrico que conduzam a produtos com melhor comportamento mecânico.
o iTC ao longo dos
40 anos da sua hisTória
levou a Cabo uMas
150.000 análises e ensaios
dos Mais de
475 Tipos diferenTes
que
ofereCe hoje eM dia. aléM disso, é
sóCio de referênCia
de
diferen-Tes redes e plaTaforMas TeCnológiCas de âMbiTo naCional e
in-TernaCional.
Cálculos térmicos: perfil de temperatura no interior de uma peça multicamada
referências
técnicas
Projetos de I+D+i co-financiados com fundos públicos
Comissão européiaKMM-NoE 502243-2 - Knowledge-based multicomponent Materials for Durable and Safe Performance (2004-2007).
Administração central
BIA2009-10692 – Modelação e análise das tensões micro e macroscópicas em materiais vitrocerâmicos e seu efeito sobre o fortalecimento / degra-dação micro-estrutural (2009-2012). FIT-030000-2006-119 - Fraturas em placas cerâmicas formadas por su-portes vitrocerâmicos e camadas ho-mogêneas tensionadas (2005-2007). FIT 380000-2005-159 - Desenho de um encerramento exterior cerâmico bioclimático de alta eficiência energé-tica (2005-2007).
O ITC tem capacidade para transferir os conhecimentos adquiridos através da formação contínua
de sua equipe de recursos humanos qualificada, que vai reciclando seus conhecimentos através
de estudos e ações de I+D+i, além de participar em inúmeros fóruns científicos e tecnológicos de
todo o mundo, e distintas plataformas e consórcios de âmbito internacional. Este conhecimento,
juntamente ao adquirido e assimilado de outros setores produtivos, serve para gerar a inovação
que se transmite às empresas que a necessitam para manter o aumentar sua competitividade.
a difusão dos resulTados dos esTudos realizados por o iTC
des-de seu iníCio des-deu lugar a
600 publiCações
de arTigos CienTífiCos
eM revisTas espeCializadas,
700 CoMuniCações
eM Congressos,
TanTo no âMbiTo naCional CoMo inTernaCional, assiM CoMo o
Publicações
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de Comercio, Industria y Navegación, vol. II, 2000, p. GI 335-GI350.
índice
de catálogos
01
02
03
07
08
09
04
05
10
11
linhas de investigação
06
01 Tecnologias ambientais02 Segurança e saúde no trabalho
03 Tribologia
04 Novos revestimentos e tratamentos superficiais
05 Cerâmicas avançadas
06 Sistemas construtivos e arquitetura energeticamente eficiente
07 Simulação de Processos e materiais
08 Design
09 Poupança e Eficiência energética
10 Nanotecnologia
8000m
2de superfíCie dediCada
à invesTigação e ao desenho
reparTido eM duas sedes.
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LE07-P01
