Simulação de processos e materiais linhas de investigação
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O Instituto de Tecnología Cerámica (ITC) é um instituto semi-privado, 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 necessidades das empresas do cluster cerâmico espanhol. Com mais de 40 anos de existência, articulou um sistema de cooperação universidade-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 inovação, embora também todas aquelas atividades que sirvam para potenciar a competitividade e crescimento do setor, tendo sempre 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 antecipando às necessidades de mercado e dos consumidores relativamente aos usos e utilidades da cerâmica, através da gestão profissionalizada 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 petroquímicos, etc. 02/03
Simulação de processos e materiais
A simulação é uma ferramenta que permite abordar o estudo de sistemas complexos, minimizando 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 simulação, 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 1000 PROJETOS DE I+D DESENVOLVIDOS AO LONGO DA HISTÓRIA DO ITC, POR UM VALOR APROXIMADO DE 40 MILHÕES DE EUROS.
Os objetivos básicos da simulação são: ›› Facilitar a compreensão dos fenômenos ou processos complexos, 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 industrial. ›› Se pretender utilizar dados de laboratório para prever o comportamento de um produto ou processo em condições industriais. ›› A simulação é uma poderosa ferramenta que permite, de maneira simples e econômica:
Cálculos XFEM: propagação de uma greta no interior de uma peça cerâmica perfurada e submetida à tração.
›› Otimizar processos existentes. ›› Desenhar novos processos mais eficazes e melhor adaptados às necessidades. ›› Melhorar as prestações dos materiais. 04/05
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 DIFERENTES REDES E PLATAFORMAS TECNOLÓGICAS DE ÂMBITO NACIONAL E INTERNACIONAL.
Exemplos de aplicação da simulação à indústria cerâmica
Transferência de calor em fornos de rolos. A simulação permite conhecer a distribuição de temperaturas no interior da peça durante todo o ciclo de cozedura. A informação do início é as características térmicas e geométricas da peça, assim como a curva de temperatura do forno ou da superfície das peças. Cálculo de curvaturas e tensões produzidas por gradientes térmicos durante a cozedura. Relacionado com o ponto 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 mecanicamente a partir de ensaios simples (flexão em três pontos de apoio, compressão, etc.) enquanto que em serviço podem estar sujeitos a diferentes esforços (peças encaixadas 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.
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 permite desenhar ciclos mais racionais, o que supõe uma poupança energética e uma redução importante do número de peças partidas. Propagação de gretas. Através do cálculo por elementos finitos estendidos (XFEM) é possível conhecer a propagação 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.
Dinâmica não-linear: perfil de tensão dentro de um pedaço de telha da porcelana submetida a um impacto com uma esfera de aço.
Cálculos térmicos: perfil de temperatura no interior de uma peça multicamada
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referências técnicas
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 DESDE 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.
Projetos de I+D+i co-financiados com fundos públicos Comissão européia
Administração central
KMM-NoE 502243-2 - Knowledgebased multicomponent Materials for Durable and Safe Performance (2004-2007).
BIA2009-10692 – Modelação e análise das tensões micro e macroscópicas em materiais vitrocerâmicos e seu efeito sobre o fortalecimento / degradação micro-estrutural (2009-2012). FIT-030000-2006-119 - Fraturas em placas cerâmicas formadas por suportes vitrocerâmicos e camadas homogêneas tensionadas (2005-2007). FIT 380000-2005-159 - Desenho de um encerramento exterior cerâmico bioclimático de alta eficiência energética (2005-2007).
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Publicações
CANTAVELLA, V.; GARCÍA-TEN, J.; SÁNCHEZ, E.; BANNIER, E.; SÁNCHEZ, J.; SOLER, C.; SALES, J. Curvaturas diferidas en gres porcelánico. 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 Comercio, 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.; MEZQUITA, 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.; CANTAVELLA, V.; SÁNCHEZ, E. Estudio de las tensiones residuales sobre las partículas de cuarzo en el gres porcelánico. 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. Pos71Pos73. CANTAVELLA, V.; SÁNCHEZ, E.; DE NONI JUNIOR, A.; HOTZA, D. Influence of macrostresses and microstresses on the mechanical behaviour of porcelain tiles. En: HEINRICH, J.G. et al. (eds.). Proceedings of the 10th International Conference of the European Ceramic Society. Baden-Baden: Göller, 2008, p. 1810-1817. CANTAVELLA, V.; MORENO, A.; MEZQUITA, 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 Pavimento Cerámico. Castellón: Cámara Oficial de Comercio, Industria y Navegación, 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.; MEZQUITA, A.; REIG, Y. Modeling residual stresses in ceramic plates. En: PAULINO, G.H. et al. (eds.). Multiescale and Functionally Graded Materials, AIP Conference Proceedings 973. Melville, NY: American Institute of Physics, 2008, p. 712-717.
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01 Tecnologias ambientais 02 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 11 Produção Inteligente
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06 índice de catálogos linhas de investigação
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8000m2 DE SUPERFÍCIE DEDICADA À INVESTIGAÇÃO E AO DESENHO REPARTIDO EM DUAS SEDES.
UNE-ISO/IEC 27001
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