CIEMAT AT2 - Copia

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO 
Campus Diadema 
Curso de Engenharia Química 
 
 
Unidade Curricular ADE: Ciências e Engenharia de Materiais 
Atividade Avaliativa 2 – Módulo Materiais Cerâmicos 
Profa. Cristiane Reis Martins 
 
Nome do Aluno: Igor de Queiroz Rugno Data: 22.09.2020 
 
1ª Questão (5,0 pontos): Com base no artigo da Revista Cerâmica Industrial (2019) - Estudo Estratégico 
da Cadeia Produtiva da Indústria Cerâmica no 
Estado de São Paulo: Parte I - Introdução e a Indústria de Cerâmica 
Vermelha, responda: 
1.1. Explique por que as cerâmicas são processadas na forma de pós. 
O pó possui alta relação área/volume e, desse modo, as partículas podem preencher as formas pré-
determinadas de acordo com o produto e terão alta energia disponível para o processo de consolidação 
da cerâmica. Como os átomos da superfície de uma partícula não possuem todas as ligações satisfeitas, 
eles possuem uma maior energia livre de Gibbs do que os átomos no volume da partícula e até mesmo 
do que os átomos presentes em regiões de contorno de grão. Além disso, o material na forma de pó 
garante uma maior área superficial para as reações químicas envolvidas no processamento da cerâmica, 
resultando em maior quantidade de ligações. Assim, matérias primas na forma de pós garantem: Redução 
das energias livres de formação como resultado de reações químicas e transformações de fase; redução 
de energia devido a tensões aplicadas; redução da energia superficial ou interfacial; redução da energia 
de deformação, por exemplo, fratura, segregação. 
1.2. Explique por que peças cerâmicas grossas são mais susceptíveis a trincar durante a secagem do que 
peças finas. Por que isso ocorre? 
Essa situação acontece devido à diferença da contração entre a superfície e o interior ao longo da seção 
transversal. Assim a contração resultante é maior para a peça mais grossa. Isso ocorre pois na peça mais 
espessa a água que está sendo eliminada na etapa de secagem tem que percorrer uma distância maior do 
interior até a superfície. Uma contração de volume que seja excessiva ou muito rápida pode resultar em 
trincamento e/ou empenamento, tornando a peça inutilizável. 
1.3. Explique por que uma argila, uma vez tendo sido queimada em temperatura elevada, perde sua 
hidroplasticidade. 
A hidroplasticidade refere-se à formação de uma fina película de água ao redor das pequenas partículas 
de argila. No cozimento, essas partículas individuais se fundem umas com as outras devido ao líquido 
viscoso que ocupa o volume dos poros entre as partículas – o volume dos poros que era ocupado pela 
água no estado hidroplástico. Esse líquido viscoso forma uma matriz vítrea no resfriamento posterior. 
 
1.4. Alguns dos nossos utensílios de cozinha são feitos de materiais cerâmicos. a) Liste pelo menos três 
características importantes exigidas de um material para que ele seja usado em aplicações deste tipo; b) 
Compare as propriedades relativas e o custo de três materiais cerâmicos; c) Com base nesta comparação, 
selecione o material mais adequado para ser usado como utensílio de cozinha. 
IGOR DE QUEIROZ
Nota
Accepted definida por IGOR DE QUEIROZ
 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO PAULO 
Campus Diadema 
Curso de Engenharia Química 
 
 
1- Maior resistência a altas temperaturas e ambientes abrasivos do que metais e polímeros (materiais 
cerâmicos possuem alto ponto de fusão); 
2- São isolantes elétricos 
3- Estabilidade química em ambientes hostis; dureza e resistência ao desgaste 
 
Material cerâmico Propriedade Relativa Custo 
Refratários Têm a capacidade de resistir a 
elevadas temperaturas 
sem alterar suas propriedades; 
são comercializados em uma 
grande variedade de formas, 
mas os tijolos são a forma mais 
comum. 
São classificados com relação 
quanto às matérias-primas ou 
ao componente químico 
principal: sílica, sílico-
aluminoso, aluminoso, mulita, 
cromítico-magnesiano, carbeto 
de silício, grafita, carbono, 
zircônia, etc. Assim o preço 
varia conforme a complexidade 
da matéria-prima. 
Abrasivos São usados para desgastar por 
abrasão. Sua principal 
característica é a dureza ou a 
resistência ao desgaste. Esses 
materiais são usados de várias 
formas, podendo ser colados 
nas rodas de esmeril, abrasivos 
revestidos (folha de lixa) ou 
grãos soltos. 
Os diamantes, tanto naturais 
como sintéticos, são 
relativamente caros. Os 
abrasivos mais comuns 
incluem o carbeto de silício, o 
carbeto de tungstênio (WC), o 
oxido de alumínio (ou 
coríndon) e a areia de sílica, 
cujos preços são mais 
acessíveis 
Vidros Os vidros são sensíveis às 
mudanças de temperaturas e 
não se solidificam do mesmo 
modo que os materiais 
cristalinos. O silicato é um 
composto que combina 
principalmente o silício e o 
oxigênio que são os elementos 
mais abundantes na natureza. O 
material mais simples à base de 
silicato é o dióxido de silício. 
Varia conforme a 
complexidade do tratamento 
posterior ao processamento 
inicial. Para melhorar as 
propriedades dos vidros é 
aplicado o tratamento térmico 
de recozimento e têmpera. 
Todas esses incrementos ao 
processo influenciam o valor 
final do vidro. 
 
 
2ª Questão (2,5 pontos): Com base no vídeo “O segredo das coisas - Taças de cristal”, faça um 
fluxograma genéricos (bloco e/ou formas) desta produção de material cerâmico e acrescente um pequeno 
comentário sobre cada etapa e suas finalidades. Se você fosse comprar um conjunto de taças, qual tipo 
da taça (cristal ou vidro) iria adquirir? Justifique sua resposta. 
 
 
 
 
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Analisando no ponto de vista estético, a taça de cristal possui um melhor acabamento, brilho, 
transparência devido à presença de metais como o chumbo. No entanto, quanto maior a presença desses 
metais na peça, esta adquire uma fragilidade que deve ser considerada no momento da compra. Taças 
de vidro, embora mais robustas e menos elegantes, são mais resistentes. Então, particularmente, eu teria 
que analisar o quão usadas seriam as taças, onde ficariam expostas e quais cuidados deveria ter para sua 
conservação e cuidado. 
 
 
 
 
3ª Questão (2,5 pontos): Muitos silicatos, entre outras cerâmicas, formam vidros com muita facilidade, 
já que a cinética de cristalização é lenta. Os vidros podem ser moldados na forma de chapas (vidro plano 
obtido pelo processo float-glass), fibras e outros formatos. Vidros de silicatos são utilizados em janelas, 
para-brisas, fibras ópticas e como fibras ou cargas de reforços para compósitos. Com base no vídeo 
“Vale a pena comprar um carro blindado?”, compare os diferentes tipos de vidros (comum, temperado, 
laminado e blindado) com base na sua composição, processamento, propriedades e aplicação para 
justificar sua resposta. 
 
 
 
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Curso de Engenharia Química 
 
 
O vidro temperado constitui uma peça (folha) única e é preparado através de sucessivos 
tratamentos térmicos especiais chamados têmperas que são aquecimentos seguidos de resfriamento 
rápido e homogêneo. Esse tratamento produz um sistema de tensões que aumenta a resistência da peça. 
A característica principal desse tipo de vidro é o fato de, ao quebrar, sofrer um processo de 
“estilhaçamento”, produzindo pequenos fragmentos menos cortantes e mais arredondados. Vidros 
temperados possuem resistência a impactos de 3 a 5 vezes maior do que os recozidos, além de terem 
uma melhor resistência a variações de temperatura, quando comparados ao vidro comum ou laminado. 
Portas de box para banheiros, coletores solares, portas de segurança, painéis acústicos são exemplos de 
sua utilização. 
Vidros laminados consistem em duas ou mais lâminas de vidro fortemente interligadas, sob calor 
e pressão, por uma ou mais camadas de polivinil butiral-PVB,resina muito resistente e flexível, ou outra 
resina plástica adequada. O PVB é o polímero mais utilizado e possui aspecto borrachoso, com 0,76 mm 
de espessura, tendo mesmo índice de refração do vidro. Ao sofrer forte impacto, o vidro laminado 
mantém no lugar os fragmentos, que ficam presos ao PVB, evitando assim que os mesmos sejam 
projetados em todas as direções. Além disso, outra propriedade de chapas laminadas é a de possibilitar 
a filtração de raios ultravioletas. A película de PVB confere cor à peça e também permite redução da 
transmissão sonora para o interior dos ambientes. Tais tipos de vidro são, por exemplo, usados na 
fabricação de para-brisas de automóveis, vitrines, pisos e janelas. 
Vidros à prova de bala, mais conhecidos como vidros blindados, também são vidros laminados 
mais espessos, de até 62 mm de espessura, dispostos em múltiplas camadas, compostos por camadas 
alternadas de vidro float, PVB, poliuretano e policarbonato e desenvolvidos de acordo com todos os pré-
requisitos da norma ABNT. O vidro float não produz distorções de imagens devido ao paralelismo das 
suas faces, oriunda da flutuação (float) da faixa de vidro num banho de estanho fundido. Os vidros 
blindados podem absorver a energia de projéteis de grosso calibre, mesmo quando disparados a curta 
distância. Tal tipo de material tem sido utilizado em portas de bancos, na blindagem de automóveis e 
lojas e para fins militares. 
O vidro comum, também chamado vidro recozido, não é submetido a nenhum tratamento térmico 
ou químico após sua saída do forno. O recozimento tem por finalidade remover as tensões que podem 
ser criadas na moldagem. A resistência à ruptura por flexão é da ordem de 40 MPa (N/mm2) para um 
vidro recozido polido, e de 120 a 200 MPa (N/mm2) para um vidro temperado. O vidro comum possui 
ondulações que podem produzir distorções de imagens. Bastante comum em vitrôs, alguns tipos de janela 
e mobiliário, seu principal benefício é o custo, no entanto, têm menor resistência a impactos e estilhaçam 
com certa facilidade.