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AULA DE
PROCESSO FUNDIO
MINISTRIO DA EDUCAOSECRETARIA DE ECUCAO PROFISSIONAL E
TECNOLGICAINSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINACAMPUS CHAPEC
E-mail: [email protected]
Blog: http://professores.chapeco.ifsc.edu.br/vinicius
PROF.: VINCIUS RODRIGUES BORBA
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PROCESSO DE FUNDIO
Consiste em vazar um metal ou ligametlica, no estado lquida, em
um moldecontendo uma cavidade com formato emedidas correspondentes
ao da pea a serfabricada.
Fundio Fundio 1
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PROCESSO DE FUNDIO
Peas produzidas por fundio
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PROCESSO DE FUNDIO
VANTAGENS
Pode apresentar formas externas e internas desde a maissimples
at a mais complexa.
Permite obter de modo econmico
Peas grandes; Peas grandes; Peas de geometria complexas.
Possibilita grande economia de peso, pois permite aobteno de
paredes com espessuras quase ilimitadas.
Pode produzir peas dentro de tolerncias dimensionais(entre 0,2 e
0,6 mm).
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PROCESSO DE FUNDIO
Principais propriedades do processo de fundio
Temperatura de fuso
Fluidez
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PROCESSO DE FUNDIO
Etapas genricas
Metais e aditivos
Forno de Fuso
Metal lquido
Rebarbao e limpeza
Inspeo
Fabricao do Modelo
Matria-prima modelo
Areia e aditivos
Fabricao do molde
Montagem do Molde
Metal lquido
Fabricao do machos
Areia e aditivos
Resfriamento
Desmoldagem
Areia reaproveitada
Fabricao do Modelo
Vazamento
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ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIO
1 - Projeto da pea
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ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIO
2 - Confeco do modelo (modelao)
Modelo pode ser feito de: Madeira Metal (alumnio, cobre, lato,
etc.) Plstico Gesso Outros.
Sobremetal para posterior usinagem da pea.
Suas dimenses devem prever a contrao do metal quando
elesolidificar.
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ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIO
2 - Confeco do modelo (modelao)
Modelo de uma biela
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3 - Confeco do molde (moldagem)
ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIO
Canais de alimentao
Massalote
Dispositivo no qual o metal fundido colocado para que seobtenha
a pea desejada.
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4 - Confeco do macho (macharia)
Dispositivo que ir formar as partes internas (vazios), furos
ereentrncias da pea.
ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIO
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4 - Confeco do macho (macharia)
ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIO
Os Machos formam a cavidade interna da
pea fundida
Macho
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5 - Fuso
ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIO
A fuso do metal pode ser obtida de vrias maneiras, sendo as
principais:
Obteno do metal lquido (fuso)
1. Forno Cubil
2. Forno a induo
3. Forno a arco voltaico
maneiras, sendo as principais:
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5 - Fuso
ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIO
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6 - Vazamento
ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIO
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7 - Desmoldagem
ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIO
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8 Limpeza e Rebarbao
ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIO
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9 Controle de Qualidade
ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIO
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9 Controle de Qualidade
ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIO
Raios X
Se faz uso geralmente de ensaios no destrutivos
Lquidos Penetrantes
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PROCESSO DE FUNDIO
Sobremetal que ser desbastado na usinagem.
Ausncia de furos pequenos e detalhes.
Caractersticas do processo de fundio
Ausncia de furos pequenos e detalhes. So realizados
posteriormente
Cantos arredondados e paredes mais grossas.
As propriedades mecnicas de peas fundidasgeralmente so
inferiores s propriedades de peasconformadas mecanicamente.
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PROCESSO DE FUNDIO
Incluso da areia do molde nas paredes internas ouexternas da
pea.
Defeitos de composio da liga metlica que causam o
Defeitos do processo de fundio
Defeitos de composio da liga metlica que causam oaparecimento de
partculas duras indesejveis no material.
Rechupe
Porosidade Causa fragilidade Defeitos superficiais
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PROCESSO DE FUNDIO
Cristalizao
Contrao do volume
Fenmenos que ocorrem durante a solidificao
Contrao do volume
Concentrao de impurezas
Desprendimento de gases
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CRISTALIZAO
Consiste no aparecimento das primeiras clulascristalinas
unitrias, que servem como ncleos, para oposterior desenvolvimento
ou crescimento dos cristais,dando, finalmente, origem aos gros
definitivos e estrutura granular tpica dos metais.
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CRISTALIZAO
O crescimento dos cristais no se d de maneirauniforme, ou seja,
a velocidade de crescimento no amesma em todas as direes, variando
de acordo comos eixos cristalogrficos.
Alm disso, no interior dos moldes, o crescimento limitado pelas
paredes destes.limitado pelas paredes destes.
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CRISTALIZAO
As dentritas formam-se em quantidades cada vezmaiores at se
encontrarem; o seu crescimento , ento,impedido pelo encontro das
dentritas vizinhas,originando-se os gros e os contornos de gros,
quedelimitam cada gro cristalino, formando a massa slida.
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CONTRAO DE VOLUME
Alm de vazios ou chupagem, a contrao pode ocasionar:
Aparecimento de trinca a quente
Aparecimento de tenses residuais
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CONTRAO DE VOLUME
Aparecimento de Trinca a Quente
As tenses residuais podem ser eliminados por:eliminados por:
Tratamento trmico de alvios de tenses;
Projeto adequado (massalote).
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CONCENTRAO DE IMPUREZAS
Segregao
Ao solidificar, algumas das impurezas so menos solveis noestado
slido: P e S, por exemplo, nas ligas mencionadas.
Assim sendo, medida que a liga solidifica, esses elementosvo
acompanhando o metal lquido remanescente, indoacumular-se, pois, na
ltima parte slida formada.
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DESPRENDIMENTO DE GASES
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DESPRENDIMENTO DE GASES
As bolhas podem ser evitadas adicionando ao metal lquido
substncias chamadas de desoxidantes, como:
Ferro-ligas (ferro-mangans e ferro-silcio);
Alumnio.
O oxignio reage de preferncia com os elementos Si, Mn e
Al, formando xidos slidos SiO2 , MnO2 e Al2O3.
Assim, impede que o oxignio dissolvido no ferro reaja com o
carbono formando gases CO e CO2, responsveis pela
produo das bolhas.
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PROCESSO DE FUNDIO
Classificao do Processo de Fundio
Principal diferena entre eles em como os moldes so obtidos.
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SELEO DO PROCESSO DE FUNDIO
Quantidade de peas a produzir;
Projeto de fundio;
Tolerncias requeridas;
Grau de complexidade;
Especificao do metal;
Acabamento superficial desejado;
Custo do ferramental;
Comparativo econmico entre usinagem e fundio;
Limites financeiros do custo de capital;
Requisitos de entrega.
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FUNDIO EM AREIA VERDE
FUNDIO
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AREIA VERDE
Objetos de cobre moldados em areia datam de 4000 a.c. na
Mesopotmia
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AREIA VERDE
Preparao do molde consiste na compactao (manual oumecanicamente)
da areia em uma caixa sobre o modelo.
Areia Verde Etapas
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AREIA VERDETipos de molde em areia
Moldes com areia verde
Moldes com areia ligada quimicamente
1. Areia de baseSlica, cromita, zirconita...
2. Agente aglomeranteArgila (bentonita)
3. Plastificantegua
4. Outros aditivosP de grafite, amido, etc..
1. Areia de baseSlica, cromita, zirconita...
2. Agente aglomeranteResinas polim. (furnicas, fenlicas...)
3. Outros aditivosxido de ferro...
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ETAPAS AREIA VERDE
Continua
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ETAPAS AREIA VERDE
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AREIA VERDE
Bacia de vazamento
Canal de descida
Canal de espuma Massalote
PeaBase do canal de descida
Canal de distribuio Canal de ataque Canal de subida
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AREIA VERDE
Qualidade de um molde de areia
Resistncia presso do metal lquido
Resistncia ao erosiva
Produo mnima de gs
Permeabilidade
Refratariedade
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AREIA VERDE
Vantagens Desvantagens
Fundio por areia verde o mais barato dentre todos os mtodos de
produo de
moldes.
O controle da areia mais crtico do que nos outros processos que
tambm usam areia
H menor distoro de formatura do que nos mtodos que usam areia
seca, porque no h
Maior eroso quando as peas fundidas so de maior tamanho.mtodos
que usam areia seca, porque no h
necessidade de aquecimento.de maior tamanho.
As caixas de moldagem esto prontas para a reutilizao em um mnimo
espao de tempo.
O acabamento da superfcie piora nas peas de maior pesa.
Boa estabilidade dimensional. A estabilidade dimensional menor
nas peas de maior tamanho.
Menor possibilidade de surgimento de trincas. A areia natural
normalmente heterognea, ou seja, sua composio varia para cada
parte, influenciando na qualidade das peas.
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EM CASCA (SHELL MOLDING)Uso de resinas na fabricao dos
moldes:
Resinas Polister
Uria formaldedo ou fenolformaldedo
Composio: 3 a 10% de resina + restante areia base*
* Isenta de argila ou impurezas
Uria formaldedo ou fenolformaldedo
Esse tipo de moldagem empregado em peas de qualquerdimenso ou
peso, sempre que se exige um melhorAcabamento.
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Fundio em casca
Caractersticas
A cura da resina poder ser realizada a quente ou a frio.
Cura a frio Cura a quenteCura a frio
1. Processo mais caro
2. Utiliza catalisadores cidos e corrosivos
3. Por isso menos comum
Cura a quente
1. Chamada de shell molding2. A base de polmeros
geralmente termofixos3. Resina corresponde de 3 a
10% do molde
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Fundio em casca
Obteno do molde Cura a quente
Modelos Metlicos para resistir ao calor
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Fundio em casca
Obteno do molde Cura a quente
Moldelo posicionado na placa de aquecimento (200-250C)
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Fundio em casca
Obteno do molde Cura a quente
A placa girada contra um reservatrio contendo uma misturade
areia e resina de modo a envolver todo o modelo
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Fundio em casca
Obteno do molde Cura a quente
O calor do modelofunde parcialmente aresina da mistura quefica
prxima ao modelounindo as partculas de areia,nesta regio
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Fundio em casca
Obteno do molde Cura a quente
Aps algum tempo (cerca de 15 minutos), forma-se uma casca
(shell) com espessura suficiente (10-15 mm) sobre o modelo
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Fundio em casca
Obteno do molde Cura a quente
A casca retirada da placa com auxlio de pinos extratores
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Fundio em casca
Obteno do molde Cura a quente
A resina da casca finalmente reticulada curada quando a placa
colocada numa estufa com temperatura entre 350-450 C
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Fundio em casca
Obteno do molde Cura a quente
So produzidas duas metades e unidas por um adesivo e/ou grampos.
O Conjunto pode ou no ser posicionado numa caixa contendo areia
para o vazamento do metal lquido.
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Fundio em casca
Obteno do molde Cura a frio
1. Modelos (geralmente em madeira) so fixados na caixa2. A
mistura de areia, resina e catalisador feita e
despejada na caixa, fazendo-se a gradativadespejada na caixa,
fazendo-se a gradativacompactao
3. A cura inicia-se imediatamente aps a moldagem4. A cura
termina algumas horas aps5. O modelo retirado6. Molde pintado com
tintas especiais para fundio7. Molde aquecido para secagem da
tinta
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Fundio em casca
Obteno do molde Cura a frio
Caractersticas CURA A FRIO
1. Moldes mais rgidos para serem usados para peas grandes e
formas complexas;grandes e formas complexas;
2. Bom acabamento superficial3. Vazamento feito por
gravidade
4. Molde mais caro comparado com outros em areia5. Catalisadores
tm substncias cidas e corrosivas6. Cuidado na manipulao
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SHELL MOLDING
Vantagens Desvantagens
Maior preciso, tolerncias dimensionais mais estreitas, maior
rigor de forma.
Custo mais elevado em relao fundio em areia verde
Menor rugosidade superficial Dimenses mais limitadas em relao
fundio em areia verde.fundio em areia verde.
Moldaes leves Espessuras mnimas obtidas de 6mm
Capacidade de armazenamento das carapaas Areias no reciclveis
economicamente
Facilidade de liberao de gases durante a solidificao
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CERA PERDIDA
Cera Perdida
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CERA PERDIDA
Peas para motores de avio, de ao inoxidvel, ligas resistentes ao
calor etc.
Sistemas de combusto de avies, de ao inoxidvel, ligas alumnio e
ligas resistentes ao calor;
Instrumentos de controle de avies, de alumnio e suas ligas,
ligas cobre-berlio, ligas de magnsio, etc.
Em turbinas a gs, de ao inoxidvel, ligas de nquel, ligas
resistentes ao calor e ao desgaste etc.
Em armamentos de pequeno porte, de aos-liga, cobre-berlio
etc.
Em mquinas operatrizes e acessrios, em equipamento mdico e
odontolgico; em equipamento ptico, em equipamento para indstria
txtil, em mquinas de escrever e equipamento de escritrio, bem como
em uma infinidade de outras aplicaes.
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ETAPAS DO PROCESSO
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CERA PERDIDA
Vantagens Desvantagens
Produo em massa de peas de formato complexo
Peso limitado, mximo 5kg, devido elevao do custo
Reproduo de detalhes, cantos vivos, paredes finas, etc.
Custo se eleva medida que a pea aumenta de tamanho.paredes
finas, etc. aumenta de tamanho.
Maior preciso dimensional e melhor acabamento superficial
Utilizao de praticamente qualquer liga
Peas sem linhas de partio
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MOLDE PERMANENTEOs moldes, nesse caso, so chamados
"lingoteiras"
Os tipos verticais so empregados geralmente para a fundio de
lingotes de ao
Os tipos horizontais so mais utilizados para metais e ligas
no-ferrososno-ferrosos
Usa-se moldes metlicos de liga de ao ou ferro fundido ligadoVida
til de at 100 mil peas
Materiais: Chumbo, Zinco, Alumnio, Magnsio, Bronze, em especial
o Ferro Fundido
Permanente
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MOLDE PERMANENTE
Produtos tpicos da fundio em moldes permanentes:
Bases de mquinas
Blocos de cilindros de compressores
Cabeotes
Bielas Bielas
Pistes
Cabeotes de cilindros de motores de automveis
Coletores de admisso
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MOLDE PERMANENTE
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MOLDE PERMANENTE
Vantagens Desvantagens
Alta capacidade de produo No permite materiais com alto ponto de
fuso
Grande automao do processo Dimenses e pesos limitados
Maior preciso dimensional e melhor acabamento superficial
A produo deve ser grande para compensar o custo do molde
Reteno de ar no interior da matriz, gerando peas incompletas e
porosas
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FUNDIO SOB PRESSO (INJEO)
Os moldes metlicos so chamados de matrizes.
A matriz, feita de ao ferramenta tratado termicamente,
geralmente construda em duas partes que so fechadas
hermeticamente no momento do vazamento do metal lquido.
Muitas matrizes so refrigeradas a gua. Isso importante para
evitar superaquecimento da matriz, aumentando sua vida til e evitar
superaquecimento da matriz, aumentando sua vida til e
evitando defeitos nas peas.
automatizada e realizada em mquina de cmara quente e mquina de
cmara fria.
Injeo
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FUNDIO SOB PRESSO (INJEO)
A principal diferena entre os dois conceitos so:
Posio do cilindro de injeo
Cmara quente fica na vertical
Cmara fria o cilindro de injeo fica na posio horizontal
Ataque ao material do cilindro e pisto
Cmara quente no ataca
Cmara fria ataca
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FUNDIO SOB PRESSO (INJEO)
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FUNDIO SOB PRESSO (INJEO)
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VANTAGENS
Automatizao do processo
Possibilidade de produo de peas com formas mais complexas
Possibilidade de produo de peas com paredes mais finas
Tolerncias dimensionais mais estreitas Tolerncias dimensionais
mais estreitas
Alta capacidade de produo
Alta durabilidade das matrizes
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DESVANTAGENS
Limitaes de materiais
Limitao no peso das peas (raramente superiores a 5 kg)
Limitao das dimenses Limitao das dimenses
Reteno de ar no interior das matrizes, originando peas
incompletas e porosidade na pea fundida
Alto custo do equipamento e dos acessrios, o que limita
seu emprego a grandes volumes de produo
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FUNDIO POR CENTRIFUGAO
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FUNDIO CONTNUA
Contnua
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CONTROLE DE QUALIDADE
Inspeo visual para detectar defeitos visveis, resultantes
dasoperaes de moldagem, confeco e colocao dos machos, devazamento e
limpeza;
Inspeo dimensional a qual realizada geralmente em pequenos lotes
produzidos antes que toda a srie de peas seja fundida;fundida;
Inspeo metalrgica que inclui anlise qumica; examemetalogrfico,
para observao da microestrutura do material;ensaios mecnicos, para
determinao de suas propriedadesmecnicas, ensaios no-destrutivos,
para verificar se os fundidosso totalmente sos.
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COMPARAO ENTRE PROCESSOS
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Referncias
CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia mecnica Processos de fabricao
eTratamento. 2 edio So Paulo: McGraw-Hill, 1986.
MORO, Norberto; AURAS, Andr P. Processos de fabricao
Fundio.Disponvel em <
http://www.norbertocefetsc.pro.br/fundicao.pdf >. Acesso em:
23de fevereiro de 2012.
PAVANATI, C. Henrique. Processos de Fabricao Fundio. Disponvel
em . Acesso em: 9 deoutubro de 2012.