Estudo e secagem de argila vermelha utilizando um sensor magnetoelástico
Abstract
Uma das grandes aplicações dos sensores magnetoelásticos está relacionada aos sistemas antifurto. Devido ao seu excelente desempenho e natureza passiva sem fio, também têm sido
amplamente utilizados no sensoriamento ambiental em resposta às mudanças de temperatura, pressão atmosférica, velocidade de fluxo do fluido através da superfície do sensor, densidade e viscosidade de líquidos e variação de massa. O presente trabalho investiga a utilização de fitas magnetoelásticas, tais como Metglas®2826MB3, para estudar o comportamento de secagem de materiais cerâmicos. Duas argilas extraídas da região do Vale do Caí, principal produtor de materias cerâmicos para a construção civil, foram analisadas. Suspensões de
argila foram preparadas e sua caracterização foi realizada por meio de técnicas tradicionais que considerou a cinética de secagem, a retração e o comportamento das trincas de acordo com a massa úmida do material depositado em um molde de alumínio. Posteriormente as suspensões foram depositadas sobre a superfície da fita sensora com auxílio de um dispositivo doctor blade. Aplicando um campo magnético variável, foi possível determinar a frequência de ressonância experimental do sensor. Essa frequência é inversamente proporcional ao
comprimento da fita e dependente das propriedades físicas dos materiais. Um modelo
matemático foi utilizado para relacionar a frequência de ressonância com as propriedades
elásticas da cobertura da fita. Além das propriedades físicas dos materiais também foi
incluído ao modelo, a dependência do módulo de elasticidade da fita em campo magnético,
conhecido como efeito E. A tensão desenvolvida durante o processo de secagem pode gerar trincas e deformações no material quando não dissipadas. Essa tensão contribui para a
anisotropia magnética e é introduzida no problema através do efeito E. A técnica do
cantilever foi utilizada para verificar a presença de tensões durante a secagem. Medindo a deflexão do substrato é possível determinar a tensão gerada pela suspensão. As curvas da frequência de ressonância em função do tempo mostram várias regiões distintas. Na região que distingue os dois principais estágios de secagem da suspensão, caracterizada pela taxa de secagem que diminui aceleradamente, a medida da frequência se mostrou bastante sensível à
presença de tensões. Portanto, as estruturas observadas nas curvas experimentais de
frequência em função do tempo puderam ser reproduzidas pelo modelo, utilizando a
distribuição de tensões experimentais e as propriedades elásticas do sensor e da suspensão de argila. Esse resultado promissor sugere que as tensões desenvolvidas durante a secagem de materiais cerâmicos poderiam ser determinadas por medidas da frequência de ressonância dos sensores.