Jubileu de prata da nitretação iônica no Brasil – parte 2

28/01/2011
primeiro artigo sobre nitretação

Primeiro artigo publicado em revista nacional (Metalurgia, da ABM) sobre nitretação iônica, em 1991: repercussão na indústria.

primeiro equipamento nitretação

Primeiro equipamento de nitretação iônica construído na UFRN em 1985.

Gostaria de resgatar mais alguns dados históricos da nitretação iônica que tiveram importância na disseminação da técnica no Brasil, bem como seu desdobramento para o uso do plasma em outras aplicações industriais.

Em 1989 aconteceu o  I Seminário Brasileiro de Materiais Resistentes ao Desgaste, promovido pela ABM com apoio da Escola Politécnica – USP. Esse foi o primeiro palco de discussão da técnica para um público constituído por estudantes, pesquisadores e profissionais da indústria nacional. Lembro-me que nesse fórum apresentei um trabalho intitulado: “Desenvolvimento de um sistema para nitretação iônica”, no qual apresentei resultados ainda preliminares em aços inoxidáveis e aço carbono. Esse trabalho abriu discussões e motivou uma aproximação com profissionais de indústrias nacionais como a Ermeto S.A., Cofap e Brasimet.

A primeira possuía um problema bem definido, que consistia na nitretação de anilhas de aço inox, usada para engate rápido, recentemente desenvolvida pela empresa. Essas anilhas necessitavam “cravar” uniformemente, quando apertadas contra as paredes de um tubo de inox, para vedar saídas de fluídos. Quando as mesmas eram nitretadas por banho de sais, apresentavam camadas irregulares, inviabilizando a vedação. Com a nitretação iônica foi possível solucionar esse problema. Isso motivou a construção, pela empresa, de um protótipo com capacidade para nitretar 1500 peças/batelada.  O reator foi desenhado, construído e montado em Jundiaí. A fonte, de 40 kW, também foi desenvolvida na própria empresa. Participei como consultor na montagem e testes preliminares. Os testes foram positivos, necessitando de pequenos ajustes no sistema de refrigeração, quando necessitava usar mais de 40% da capacidade de potência. Infelizmente, por questões econômicas, o projeto foi abortado e a consolidação do primeiro equipamento industrial genuinamente nacional não ocorreu.

As empresas Cofap, representada na época pelo eng. Jan Vatavuk, e a Brasimet, representada pelo eng. João Vendramin, tiveram também uma participação importante na disseminação da técnica no Brasil. Foram eles que “costuraram” a vinda, em 1994, do primeiro equipamento industrial de nitretação, o qual foi adquirido pela Brasimet. Também nesse período foi adquirido outro equipamento semi-industrial pela Universidade de Mogi das Cruzes (UMC), tendo o Prof. Carlos Pinedo e esses engenheiros como principais articuladores de um evento que reuniu mais de 70 engenheiros de empresas para divulgar o serviço disponível naquela instituição.

Nesse período (90-94) aconteceram muitos fatos importantes também na academia. O DEMa-UFSCar construiu um equipamento de plasma pulsado, que era parte do tema do meu doutorado. Mais dois equipamentos semelhantes foram em seguida construídos para a EESC-USP e DF-UFSCar. Por outro lado, a UFSC produzia grande número de teses e dissertações, algumas delas desenvolvidas em empresas como Embraco e Lupatech, que resultaram em parcerias com a indústria e disseminaram novos grupos de pesquisa. A UFRGS produzia trabalhos com base na implantação iônica de nitrogênio em aços, o que culminaria na área de nitretação iônica. Também outras instituições que possuíam facilidades para o desenvolvimento de pesquisas em plasma, como fontes de alta tensão, sistemas de vácuo, espectrômetros de emissão, entre outras, passaram a desenvolver pesquisas na área. Esses são os casos do ITA-INPE (São José dos Campos), Unicamp e USP-SP.

Atualmente a técnica está completamente disseminada no país, com 4 grupos na região nordeste, 1 na região centro-oeste, 15 na região sudeste e 10 na região sul, que formam os pilares para aplicação da tecnologia de plasma em diferentes aplicações.

Clodomiro Alves Junior
Professor titular – UFRN

Veja a parte 1 de “Jubileu de prata da nitretação iônica no Brasil”

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Jubileu de prata da nitretação iônica no Brasil

10/09/2010

Pesquisa em nitretação iônica no Brasil: 25 anos.

Há exatos 25 anos estávamos iniciando, nas universidades brasileiras, as primeiras pesquisas em nitretação por plasma.

De uma maneira simultânea e isolada, estudava-se esse tema nas Universidades Federal de Santa Catarina (UFSC) e Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Enquanto a UFSC tinha uma preocupação mais científica do processo como diagnóstico do plasma de N2-H2 e nitretação em pós-descarga, a UFRN desenvolvia pesquisas aplicadas como nitretação em aços carbono, aços inoxidáveis e aços ferramenta.

Este marco foi muito importante para o Brasil não apenas pelo fato em si, mas também pelo seu desdobramento. Foi a primeira vez que a tecnologia de plasma aproximou-se efetivamente das indústrias nacionais. Até então as pesquisas nessa área estavam reduzidas ao estudo da fusão nuclear através de confinamento magnético (Tokamak),  cujo tema estava não interessava às indústrias.

A década de 90 foi um período de efervescência e consolidação do processo no Brasil. Isso aconteceu através da participação de várias empresas em pesquisas nas universidades (ERMETO, COFAP, LUPATECH, entre outras) e a aquisição de equipamentos comerciais por parte da empresa Brasimet e de uma empresa incubada da Universidade de Mogi das Cruzes – SP. Nesse período nuclearam-se vários grupos de pesquisa, atingindo atualmente um número superior a 60 equipamentos de plasma sendo utilizados sinergicamente para desenvolver diversas pesquisas em tecnologia de plasma.
Esse sinergismo ocorrido no Brasil a partir das pesquisas em nitretação iônica a credencia como a principal propulsora da formação do fantástico quadro de laboratórios, pesquisadores e empresas envolvidos com a área.
Para comemorar esse jubileu de prata, estou disponibilizando, através do canal de apresentações e documentos do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies,  um livro que escrevi no final da década de 90, no qual estão contidos os fundamentos do plasma, evolução histórica e grandes desafios do processo de nitretação iônica, bem como exemplos de outros processos a plasma.

Clodomiro Alves Junior


Memorando Cosan-Shell: mais um passo na história do álcool motor no Brasil

19/02/2010

O memorando de entendimento firmado em 01-02-2010 entre a Cosan e a Shell visando a formação de uma joint venture para se “posicionarem em condições mais sólidas para crescimento e rentabilidade na área de biocombustíveis sustentáveis” é mais um passo na trajetória épica do uso do álcool como combustível no Brasil.

A Cosan tem capacidade de produção de 2 bilhões de litros de etanol por ano em 23 usinas, dispõe de uma rede de distribuição de 1.730 postos de combustível e, passados quase 100 anos, segue uma trajetória aberta por usineiros nordestinos no século passado.

Duas tentativas marcaram os primeiros passos da comercialização do álcool combustível. A USGA, combustível cuja elaboração foi iniciada na Usina Serra Grande em Alagoas, agregava ao etanol 20% de éter e 0,5% de óleo de rícino e foi comercializada em Pernambuco e Alagoas. Seu lançamento oficial em frente ao prédio do Diário de Pernambuco no centro do Recife inaugurou a “primeira bomba para comercialização de um combustível nacional em todo o Brasil” em 23 de junho de 1927. O Álcool-Motor Catende, desenvolvido na usina Catende em Pernambuco, alcançou, mais tarde, a preferência dos motoristas em todo o Nordeste, sendo exportado para estados de outras regiões do país.

Essas iniciativas não vingaram pois as circunstâncias econômicas não eram favoráveis e os obstáculos eram muito grandes. Um deles, a agressividade do álcool às parte metálicas dos motores, continua sendo um fator técnico a ser considerado ainda hoje. O outro, a oposição dos produtores de gasolina, na época representados pela Great Western Brazil Railway, parece não mais ser importante, como sugere o memorando firmado.

No início do século XX, os precursores com seus produtos de nomes pitorescos (Motogas, Nortina, Nacionalina, Motorina, Nog, Azulina, USGA e Álcool-motor Catende) não podiam sonhar com a abrangência de distribuição dos 1.730 postos da Cosan e os 2.740 da Shell. Abismados também ficariam os pioneiros de Minas Gerais que desenvolveram a Vigelina a partir de álcool de madeira se soubessem dos recursos da Iogen, empresa especializada na biotecnologia do etanol celulósico da qual a Shell detém 50% de participação e que faz parte do futuro negócio Cosan-Shell.

Que os novos tempos e novas formas de fazer negócios colaborem para o sucesso no emprego do álcool como forma de mitigar os efeitos nocivos do petróleo.

Amilton Sinatora

Referências


Álcool combustível no Brasil – Pesquisa no Nordeste e no Rio de Janeiro

02/02/2010
A predileção patriótica pelo alcool em relação ao petróleo manifestou-se no começo do século XX devido ao Congresso do Álcool de 1903, principalmente nos estados de Alagoas e Pernambuco. O álcool foi oficializado como combustível automobilístico nacional por decreto do governo de Pernambuco em 1919.
São bases para este clima pró-alcool o aumento de produção de açucar para suprir a Europa, cuja produção a partir da beterraba fora devastada na I Guerra Mudial, o que ocasionou excesso de produção de álcool no Nordeste; o sentimento anti-inglês decorrente do assassinado de Delmiro Gouveia na cidade de Pedra em Alagoas em 10 de outubro de 1919, associado à empresa inglesa Machine Cottons, e as contas externas deficitárias em parte devido à importação de combustível (gasolina).
O governo de Pernanbuco determinou em 1919 que os (poucos) veículos públicos empregassem álcool de cana de açucar. Na presidência do paraíbano Epitácio Pessoa (1919 – 1922), os professores Aníbal R. Mattos e José Julio Rodrigues, do curso de Química Industrial de Recife, desenvolveram e testaram uma mistura a base de álcool e éter que batizaram de Motogás.  Em 22 de dezembro de 1921 foi fundada a Estação Experimental de Combustíveis e Minérios do Ministério da Agricultura, liderada pelo engenheiro Ernesto Lopes da Fonseca Costa, na então capital federal.
É interessante observar a atualidade das funções daquela repartição: “… investigar e divulgar os melhores processos industriais e o aproveitamento dos combustíveis e minérios do país”;  “estudar o enriquecimento de combustíveis, métodos de queima e aproveitamento, destilação de xistos betuminosos, utilização de combustívies na siderurgia, aproveitamento de minérios de ferro, aproveitamento de materias para fabricação de cimentos, utilização de produtos nacionais na fabricação de refratários”. Quem conhece os planos de apoio à pesquisa vigentes nesta primeira década do século XXI nota que a agenda permanece, feliz ou infelizmente, atual.
O encarregado de “pesquisar a fundo o uso do álcool no desempenho dos motores  a explosão” foi Heraldo de Souza Mattos, liderando a equipe formada por Moraes Rego, Paulo Accioly de Sá, Silvio Fróes de Abreu, Anibal Pindo de Souza, Thomas Legall (inglês) e Eduardo Sabino de Oliveira,  jovem engenheiro formado pela Escola Politécnica de São Paulo.
No governo do mineiro Artur Bernardes (1922-1926) testou-se o uso do álcool de batata doce no trajeto parque do Trianon (na Avenida Paulista) –  alto da Mooca (então região idustrial da cidade de São Paulo) por Luiz Pereira Barreto (1922). Em 1923 a equipe da Estação Experimental inscreveu no Primeiro Grande Prêmio da Gávea um Ford que percorreu 230km da prova consumindo 20l de álcool a cada 100km. Os competidores referiam-se ao combustível não como álcool mas como cachaça produzida em Parati. Segundo os dados sobre o combustível (26,9 Cartier ou 70,9 G.L.), deveria ser uma cachaça extremamente forte diante das atuais que têm aproximadamente 40 G.L.
Em 23 de novembro de 1925 na então Escola Polytechnica do Rio de Janeiro (atual Escola Politécnica da Universidade Federal do Rio de Janeiro) transcorreu a apresentação pública dos resultados das pesquisas realizadas na Estação de Combustíveis.  A conferência proferida pelo engenheiro Ernesto Lopes da Fonseca Costa, diretor da Estação, deve ter sido o primeiro encontro científico documentado sobre o uso do álcool em motores de combustão interna no país.
Amilton Sinatora
Referência.
“A saga do álcool” J. Natale Netto (Editora. Novo Século 2007) Capítulo 4 pp 61 – 82 Ações nacionalistas, em marcha.

Álcool combustível no Brasil – primeiros passos

27/01/2010
A discussão sobre os efeitos do álcool nos motores de combustão interna e o envolvimento da comunidade científica no assunto inspiram a busca pelo que já foi feito pelos que nos antecederam. O livro “A saga do álcool” do jornalista J. Natale Netto (Editora. Novo Século 2007 343pp.) traz informações muito interessantes que resumo a seguir.
No final do século XIX, os carros (desde o Peugeot de Alberto Santos Dumont, o primeiro veículo importado em 1891) eram propelidos a álcool. Em 1903, na frota da capital federal (Rio de Janeiro), que incluía além do Peugeot, um Dacauville licenciado por Fernado Guerra Durval, mais seis veículos empregavam apenas alcool como  combustível!
O crescente uso de derivados de petróleo na iluminação e nos motores não impediu que o  presidente Rodrigues Alvez e o presidente da Sociedade Nacional de Agricultura – Antonino Fialho, que  acompanhava a tecnologia da época em decorrências de viagens pela Europa – fossem defensores do uso do ácool combustível, o qual consideravam um “produto limpo” diferentemente do querosene e do óleo de baleia.
Dois outros fatores foram importantes para o apoio ao uso do álcool como combustível. Os preços daqueles combutíves importados (com reflexos nas contas públicas) e a crise pela qual passava a indústria açucareira nacional.
As demandas pela substituição do querosene “importado do estrangeiro a bom dinheiro e que não tem as mesmas vantagens de higiene, duração e economia do álcool produzido em nossos engenhos” confluiram para a realização de uma exposição internacional de equipamentos nos quais o álcool poderia ser utilizado e do I Congresso das Aplicações Industriais do Álcool na então capital da república, em 18 de outubro de 1903. No evento foi realizada uma demonstração do uso do álcool nos automóveis.
Da exposição e do congresso decorreram recomendações ao governo para que as repartições públicas usassem álcool na geração de calor e na iluminação. A Marinha se comprometeu a aplicar este combustível na iluminação dos faróis da costa brasileira. Desenvolveu-se uma ampla campanha na imprensa pelo uso do “combustível iluminante, calorífico e motriz” e o clero instruiu aos seus seminários a inclusão de uma cadeira de Economia Rural no bojo da qual fosse vulgarizada as aplicações do álcool como combustível!
Para o Brasil, foi a primeira oportunidade (perdida!) para diminuir suas dívidas internacionas e desenvolver seu próprio comburente, uma vez que o uso do querosene somente se expandiu quando, apartir de 1912 passou a ser distribuido em tambores.
Amilton Sinatora
Referência
Os primeiros passos do alcool em nossa história, em “A saga do álcool”, J. Natale Netto (Editora. Novo Século 2007). Capítulo 3, páginas 47 a 59.

O uso do álcool em motores no Brasil desde 1919 e os motores Flex Fuel de 2010

12/01/2010
Os ensaios do Professor Evandro Mirra em seu livro “A Ciência que sonha e o verso que investiga” têm, cada um deles, um ensinamento registrado por quem faz a história da ciência no Brasil.
No ensaio “Inovação para um desenvolvimento sustentável” ele nos surpreende com os seguintes trechos que transcrevo como aperitivos do livro.
“….no início do século XX, quando foram realizadas as primeiras tentativas de utilização do etanol como combustível em motores de veículos, a partir de 1919, em Alagoas e Pernambuco, no Nordeste brasileiro…”
Em 1925 o presidente Epitácio Pessoa declararia que era importante substituir o petróleo uma vez que “ A produção mundial de petróleo começa a se tornar insuficiente para o consumo…”
“ ..o governo Vargas estabeleceu, em 1931 a obrigatoriedade da adição de álcool à gasolina em plano nacional” (…) “ O programa vigorou por vários anos até ser suspenso por razões econômicas, ao final de Segunda Guerra Mundial, com o argumento de que o baixo preço então vigente para a gasolina tornava o etanol pouco competitivo” (…) “ O legado de capacitação técnica e organizacional foi, contudo, extremamente significativo.  Múltiplos problemas foram abordados e resolvidos, envolvendo aspectos como rendimento das misturas carburantes; análise dos diversos tipos de álcool-motor fabricados; instalação das bombas de álcool, inspeção das usinas; verificação da qualidade da gasolina importada; regulagem dos carros que passaram a empregar o álcool.”
Aquele legado foi ampliado enormemente no período posterior a 1975 com o Pró-álcool, o desenvolvimento dos motores flex-fuel e os programas de bio combustíveis, mas estas são outras histórias.
Nada de (muito) novo sob o sol nos últimos cem anos!
Amilton Sinatora