Simulação de processos e materiais linhas de investigação
Mar 09, 2016
MT/1
Simulaçãode processose materiaislinhas de investigação
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.
02/03
Simulaçãode processose 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).
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.
MAIS DE 1000 PROJETOS DE I+D DESENVOLVIDOS AO LONGO DA HISTÓRIA DO ITC, POR UM VALOR APROXIMADO DE 40 MILHÕES DE EUROS.
04/05
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 bordas em fachadas ventiladas, 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.
06/07
Cálculos térmicos: perfil de temperatura no interior de uma peça multicamada
Dinâmica não-linear: perfil de tensão dentro de um pedaço de telha da porcelana submetida a um impacto com uma esfera de aço.
referênciastécnicas
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.
Projetos de I+D+i co-financiados com fundos públicos
Comissão européia
KMM-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).
08/09
A DIFUSÃO DOS RESULTADOS DOS ESTUDOS REALIZADOS POR O ITC DES-DE SEU INÍCIO DEU LUGAR A 600 PUBLICAÇÕES DE ARTIGOS CIENTÍFICOS EM REVISTAS ESPECIALIZADAS, 700 COMUNICAÇÕES EM CONGRESSOS, TANTO NO ÂMBITO NACIONAL COMO INTERNACIONAL, ASSIM COMO O DESENVOLVIMENTO DE 31 PATENTES.
Publicações
CANTAVELLA, V.; GARCÍA-TEN, J.;
SÁNCHEZ, E.; BANNIER, E.; SÁN-
CHEZ, J.; SOLER, C.; SALES, J.
Curvaturas diferidas en gres porcelá-
nico. Análisis y medida de los factores
que intervienen. En: Qualicer 2008: X Congreso Mundial de la Calidad del Azulejo y del Pavimento Cerámico. Castellón: Cámara Oficial de Comer-
cio, Industria y Navegación, vol. II,
2008, p. BC207-BC224.
CANTAVELLA, V.; MORENO, A.;
FELÍU, C.; MUÑOZ, A.; BARBERÁ, J.;
PALANQUES, A. Análisis del impacto
mecánico sobre baldosas cerámicas.
Factores que influyen. En: Qualicer 2008: X Congreso Mundial de la Calidad del Azulejo y del Pavimento Cerámico. Castellón: Cámara Oficial
de Comercio, Industria y Navegación,
vol. III, 2008, p. BC225-BC240.
CANTAVELLA, V.; MORENO, A.; MEZ-
QUITA, A.; JARQUE, J.C.; BARBERÁ,
J.; PALANQUES, A. Evolución de las
tensiones y curvaturas en soportes
porosos durante el enfriamiento. En:
Qualicer 2008: X Congreso Mundial de la Calidad del Azulejo y del Pavimento Cerámico. Castellón: Cámara Oficial
de Comercio, Industria y Navegación,
vol. III, 2008, p. BC241-BC255.
DE NONI , A.; HOTZA, D.; CANTAVE-
LLA, V.; SÁNCHEZ, E. Estudio de las
tensiones residuales sobre las partí-
culas de cuarzo en el gres porceláni-
co. En: Qualicer 2008: X Congreso Mundial de la Calidad del Azulejo y del Pavimento Cerámico. Castellón:
Cámara Oficial de Comercio, Industria
y Navegación, vol. III, 2008, p. Pos71-
Pos73.
CANTAVELLA, V.; SÁNCHEZ, E.; DE
NONI JUNIOR, A.; HOTZA, D. Influen-
ce of macrostresses and microstres-
ses on the mechanical behaviour of
porcelain tiles. En: HEINRICH, J.G.
et al. (eds.). Proceedings of the 10th International Conference of the Euro-pean Ceramic Society. Baden-Baden:
Göller, 2008, p. 1810-1817.
CANTAVELLA, V.; MORENO, A.; MEZ-
QUITA, A.; LLORENS, D.; BARBERÁ,
J.; PALANQUES, A. Distribución de
temperaturas en el interior de una
pieza durante la cocción industrial. En:
Qualicer 2006: IX Congreso Mundial de la Calidad del Azulejo y del Pavi-mento Cerámico. Castellón: Cámara
Oficial de Comercio, Industria y Nave-
gación, vol. II, 2006, p. BC151-BC164.
CANTAVELLA, V.; SÁNCHEZ, E.;
GARCÍA-TEN, J.; IBÁÑEZ, M.J.;
SÁNCHEZ, J.; SOLER, C.; SALES,
J.; MULET, F.; MOR, S. Modelización
de la operación industrial de pulido
de baldosas cerámicas. En: Qualicer 2006: IX Congreso Mundial de la Calidad del Azulejo y del Pavimento Cerámico. Castellón: Cámara Oficial
de Comercio, Industria y Navegación,
vol. II, 2006, p. BC111-BC122.
CANTAVELLA, V.; MEZQUITA, A.;
MORENO, A.; SILVA, G.; BARBERÁ, J.
Modelling of the generation of residual
stresses of thermal origin in ceramic
materials. Adv. Sci. Tec., 45, 83-88,
2006.
CANTAVELLA, V.; MORENO, A.; MEZ-
QUITA, A.; REIG, Y. Modeling residual
stresses in ceramic plates. En: PAULI-
NO, G.H. et al. (eds.). Multiescale and Functionally Graded Materials, AIP Conference Proceedings 973. Melville,
NY: American Institute of Physics,
2008, p. 712-717.
NONI JUNIOR, A. DE; HOTZA, D.;
CANTAVELLA, V.; SANCHEZ VIL-
CHES, E. Estudio de la influencia del
enfriamiento sobre las propiedades
mecánicas del gres porcelánico. XLVI
Congreso de la Sociedad Española de
Cerámica y Vidrio, Vall d’Alba (Caste-
llón), 25-27 Octubre, 2006.
CANTAVELLA, V.; SÁNCHEZ, E.;
IBÁÑEZ, M.J.; ORTS, M.J.; GARCÍA-
TEN, J.; GOZALBO, A. Grinding work
simulation in industrial porcelain tile
polishing. Key Eng. Mater., 264-268,
1467-1470, 2004.
CANTAVELLA, V.; MORENO, A.;
MESTRE, S.; JARQUE, J.C. Elasticity
and creep of fired ceramic tiles. 4th
European Congress of Chemical Engi-
neering, Granada, 21-25 Septiembre,
2003.
CABRERA, B.; GASCÓN, F.; JARQUE,
J.C.; CANTAVELLA, V.; SEGARRA, C.;
SILVA, G. Comportamiento de compo-
siciones cerámicas frente al secado en
condiciones industriales. En: Qualicer 2002: VII Congreso Mundial de la Calidad del Azulejo y del Pavimento Cerámico. Castellón. Cámara Oficial
de Comercio, Industria y Navegación,
vol. II, 2002, p. GI365-GI384.
SÁNCHEZ, E.; ORTS, M.J.; GARCÍA,
J.; IBÁÑEZ, M.J.; CANTAVELLA, V.
Wear mechanism in porcelain tile
polishing. 103th Annual Meeting of the
American Ceramic Society, Indianápo-
lis (EE.UU), 22-25 Abril, 2001.
MALLOL, G.; CANTAVELLA, V.; LLO-
RENS, D.; FELÍU, C. Study of ceramic
tile drying under non-isothermal con-
ditions and its industrial application.
Key Eng. Mater., 206-213, 1755-1758,
2002.
CANTAVELLA, V.; SÁNCHEZ, E.; GAR-
CÍA-TEN, J.; FELÍU, C.; SÁNCHEZ, J.;
SOLER, C.; PORTOLÉS, J.; SALES,
J. Tensiones residuales en piezas
de gres porcelánico elaboradas por
prensado en doble carga. En: Qualicer 2000: VI Congreso Mundial de la Calidad del Azulejo y del Pavimento Cerámico. Castellón. Cámara Oficial
de Comercio, Industria y Navegación,
vol. II, 2000, p. GI 335-GI350.
10/11
01 02 03
07 08 09
01 Tecnologias ambientais02 Segurança e saúde no trabalho03 Tribologia04 Novos revestimentos e tratamentos superficiais05 Cerâmicas avançadas06 Sistemas construtivos e arquitetura energeticamente eficiente07 Simulação de Processos e materiais08 Design09 Poupança e Eficiência energética 10 Nanotecnologia 11 Produção Inteligente
índicede catálogos
04 05
10 11
linhas de investigação
06
8000m2 DE SUPERFÍCIE DEDICADA À INVESTIGAÇÃO E AO DESENHO REPARTIDO EM DUAS SEDES.
“Reservados todos os direitos. O conteúdo deste documento goza da proteção que lhe outorga a lei, e não poderá ser distribuído, transformado ou comunica-do publicamente, todo ou parte, sem a autorização expressa do Instituto de Tecnología Cerámica-AICE ITC, 2010.” © ITC-AICE, 2010.
LE07-P01
UNE-ISO/IEC 27001