projeto de pesquisa apl iranduba
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e TecnolgicoCNPq
Edital MCT/CT-MINERAL/CNPq N 044/2010
Desenvolvimento de Formulao de Massas para o APL de Cermica
Vermelha de Iranduba-AM
RAIMUNDO HUMBERTO CAVALCANTE LIMA
Coordenador do Projeto
ManausAMJaneiro de 2011
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1. IDENTIFICAO DA PROPOSTA:
1.1 Ttulo do Projeto:Desenvolvimento de Formulao de massas para o APL de
Cermica Vermelha de Iranduba-AM.
1.2 Proposta Vinculada a Chamada 2Tecnologias em Arranjos Produtivos Locais(APL) do Setor Mineral com prioridades para o segmento de cermica vermelha
e de revestimento.
1.3 Linhas Temticas Enquadradas:
Desenvolvimento de tecnologias de agregao de valor aos produtos no APL
Cermico Iranduba/Manacapuru;
Desenvolvimento de tecnologias para o aproveitamento e reciclagem de rejeitos
no Plo Cermico.
1.4 Instituio Proponente: Universidade Federal do Amazonas (UFAM)
Instituto de Cincias Exatas (ICE) - Departamento de Geocincias (DEGEO).
1.5 Coordenao do Projeto: Prof. Dr. Raimundo Humberto Cavalcante Lima(DEGEO-UFAM).
2 QUALIFICAO DO PRINCIPAL PROBLEMA A SER ABORDADO:
O Arranjo Produtivo Local (APL) de cermica vermelha de Iranduba localiza-se na
Regio Metropolitana de Manaus, principal mercado consumidor do Amazonas. A
atividade cermica deste Arranjo considerada estratgica para o desenvolvimento
regional e estadual devido, principalmente, a sua localizao privilegiada, demanda
ascendente do consumo dos produtos cermicos, vasta disponibilidade de matria-
prima argilosa, o que justifica investimentos para se estabelecer um APL eficiente e
dinmico (Amazonas, 2009).
Como estratgia de pesquisa optou-se por incorporar resduos de polmerosreforado com fibras de vidro e p de rocha (caulim) na massa argilosa para atuarem
como agentes formadores de fase vtrea e redutores de plasticidade, obtendo melhoria
nas propriedades tecnolgicas (melhor resistncia mecnica, reduo da massa
aparente e menor absoro de gua) e agregando valor econmico s peas. (Pinto,
2002; Vieira, et al. 2004 e Lima, 2009).
Com a simples reutilizao desses resduos em massas cermicas, usando
mtodos adequados (Pinto, 2002; Morais, 2002; Martins et al., 2005 e Campelo, 2006)adaptados aos materiais do APL, possvel melhorar o processo produtivo e diminuir
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a perda de produtos queimados (chamote), hoje, da ordem de 5% (Seye et al., 2003 e
Cunha, 2004). Salienta-se que a situao atual das indstrias amazonenses de
pouca informao tcnica sobre o assunto e, que grande parte das indstrias
instaladas no Plo Industrial de Manaus (PIM) no recicla seus resduos.
Pesquisas geolgicas (Soares, 2001; Horbe et al., 2007; CPRM, 2008 e Soares
et al., 2010) definiram trs materiais argilosos utilizados nas massas do APL: argila
variegada vermelha originada do intemperismo da Formao Alter do Cho, argila
mosqueada pouco endurecida, dos depsitos de terraos aluvionares e, argila e silte
argiloso cinza inconsolidados dos depsitos recentes da plancie aluvial.
Estudos de reconhecimento geolgico dos depsitos na rea de pesquisa so
importantes, mas pouco, como os de CAMPELO et al. (2006); PAIVA et al. (2004) e
CPRM (2008), so direcionados sua quantificao, qualificao e aplicaotecnolgica. A ausncia de planejamento e acompanhamento das lavras e
mecanismos de controle de qualidade e uso das matrias-primas vem acarretando
produtos com baixa qualidade e entraves no desenvolvimento de novos.
Neste contexto, esta proposta de pesquisa tem como foco principal promover
mudanas no processo produtivo das empresas, principalmente, no estudo das argilas
e preparao de misturas, realizadas exclusivamente nas experincias empricas e
prticas com insuficiente controle geolgico, mineralgico e qumico.
3 OBJETIVOS
O objetivo geral da pesquisa desenvolver formulaes de massas misturando
argilas aluvionares e resduos polimricos e p de rocha, contribuindo para a
melhoria da qualidade dos produtos fabricados no APL de Cermica Vemelha de
Iranduba-AM.
Os objetivos especficos so:
Caracterizar quanto aos aspectos qumico, fsico, mineralgico e morfolgico os
materiais argilosos aluvionares e os rejeitos industriais amostrados;
Testar a viabilidade da incorporao desses resduos na massa utilizada
atualmente pelos ceramistas;
Estudar o comportamento cermico desses novos materiais em diferentes
temperaturas de queima, a fim de avaliar as propriedades tecnolgicas e entender
os mecanismos de sinterizao;
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Diagnosticar a potencialidade de desenvolvimento de novos produtos ou agregar
valor aos j fabricados a partir dos resultados dos ensaios.
4 METODOLOGIA A SER EMPREGADA:
4.1 Materiais
As matrias-primas a serem estudadas so sedimentos argilosos originados de
trs depsitos que recobrem a Formao Alter do Cho nos municpios de Iranduba e
Manacapuru:
argila variegada vermelha com nveis de caulim, de mdia plasticidade, originada do
intemperismo da Formao Alter do Cho de idade Cretcea;
argila mosqueada com fragmentos carbonizados de madeira, encontrada nos
terraos aluviais Pleistocnicos, pouco endurecida e com mdia a alta plasticidade;
Areia, siltes e argilas plsticas com lentes de turfas intercaladas e matria orgnica,
de colorao cinza encontrados nos depsitos da plancie aluvial recente.
Nas misturas com as argilas sero incorporadas dois resduos:
polmero de matriz termofixa com fibra de vidro, conhecido como fiberglass ou
PRFV (plstico reforado com fibra de vidro) utilizado nas empresas automotivas de
duas rodas, eletroeletrnicas e plsticas instaladas no PIM.
caulim proveniente da alterao de veios pegmatticos que cortam os macios
rochosos explorados para fabricao de brita. As pedreiras esto instaladas no APL de
Minerao de Rochas de Presidente Figueiredo, pertencente regio Metropolitana de
Manaus (Arranjo selecionado no Edital como prioritrio).
4.2 Mtodos
Esta proposta prev a realizao de:
1. Coleta e preparo dos materiais para caracterizao - Nesta etapa sero feitas visitas
s empresas/indstrias para a coleta direcionada de amostras dos resduos e
materiais argilosos.
2. Caracterizao das argilas - A caracterizao das argilas envolver anlises
mineralgicas (difrao de raios X), qumicas (teor de carbonatos via calcinao e
porcentagem dos elementos qumicos maiores por fluorescncia de raios X) e fsicas
(distribuio do tamanho de partculas via peneiramento e sedimentometria laser);
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3. Caracterizao dos resduos Consistir de anlises fsicas (via sedimentologia a
lases), composio qumica (via fluorescncia de raios X e calcinao do polmero
para se conhecer a relao entre a resina e fibra de vidro) e morfolgica (via
microscopia de varredura - MEV).
4. Caracterizao tecnolgica e classificao dos produtos:
Preparao de 21 massas (moagem, dosagem e homogeneizao dos
materiais). Far-se- teste exploratrio para se conhecer as porcentagens aceitveis de
incorporao dos resduos, iniciando-se o teste com 10%.
Aps formulao das massas sero confeccionados 300 corpos de prova por
prensagem uniaxial, com dimenses 7,0 x 2,0 x 1,0 cm, controlando a densidade
aparente a cru (2,0 g/cm3) e teor de umidade, prximo, a 8%, sendo queimados em
forno gradiente no laboratrio a temperaturas variadas (850C, 900C, 950C, 1000C
e 1100C), com ciclos de queima lenta tentando simular o processo utilizado nas
empresas.
Os corpos de prova queimados sero secos em estufa e submetidos a ensaios
de resistncia mecnica, absoro de gua, porosidade aparente, retrao linear e cor
de queima.
A partir dos resultados alcanados ser realizada uma classificao segundo as
normas da ABNT nmeros NBR 13.818/1997 e NBR 15.463/2007.
5. Capacitao e treinamento - o treinamento ser realizado atravs de oficinas
laboratoriais, enfocando, principalmente, tcnicas de formulao e controle de massas.
Contar com apoio da associao dos ceramistas e do Ncleo Estadual de Arranjos
Produtivos Locais - NEAPL, unidade da SEPLAN do estado do Amazonas.
6. Divulgao dos resultados atravs de visitas as empresas, envio de artigos para
revista cientfica e em eventos cientficos.
5. ATIVIDADES DO BOLSISTA - ATP-B
O bolsista de nvel mdio ser selecionado entre ex-alunos do curso de curta
durao em cermica, realizado em 2010 no APL. Outra condio ser morador dos
municpios de Iranduba ou Manacapuru-AM.
O aluno selecionado apoiar a equipe tcnica nas atividades de pesquisa
bibliogrfica; seleo e coleta de materiais argilosos e resduos nas empresas;preparao e formulao de massas; caracterizao fsica das matrias-primas;
confeco de corpos de prova e posterior anlise tecnolgica.
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6.ORAMENTO DETALHADO (R$ 1,00)
6.1.Custeio
a) Material de Consumo
Descrio unidade Quant. Valor unitrio Valor Total
material de laboratrio (vidraria, reajentes e acessorios) GB 01 2.500,00 2.500,00
Combustvel (gasolina) litro 150 2,75 412,50
Total 2.912,50
b) Servios de TerceirosDescrio unidade Quant. Valor unitrio Valor Total
Anlise qumica por fluorescncia de raios X amostra 40 60,00 2.400,00
Anlise da distribuio granulomtrica amostra 40 80,00 3.200,00
Confeco de moldes metlicos para prensagem pea 02 1.400,00 2.800,00
Aluguel de carro diria 15 120,00 1.800,00Total 10.200,00
c) PassagemDescrio unidade Quant. Valor unitrio Valor Total
Passagem area coordenador para CETEM (ES)ManausVitriaManaus -
bilhete 01 1.200,00 1.200,00
Passagem area coordenador para UFPAManausBelm - Manaus
bilhete 01 700,00 700,00
Passagem area pesquisadora para APLJuazeiro do Norte(CE)ManausJuazeiro do Norte
bilhete 01 1.200,00 1.200,00
Passagem area pesquisador para APLSo PauloManausSo Paulo
bilhete 01 1.200,00 1.200,00
Total 4.300,00
d) DiriasDescrio unidade Quant. Valor unitrio Valor Total
Dirias de campo para pesquisadores diria 30 187,83 5.634,90
Total 5.634,90
6.2. Capital
a) Equipamento/ Material PermanenteDescrio unidade Quant. Valor unitrio Valor
TotalPrensa hidropneumtica de bancada Mod. CT-335 pea 01 19.860,00 19.860,00Moinho de rotor a martelos mod. CT - 061 pea 01 7.956,00 7.956,00Flexmetro P:R instrumento de ensaio de ruptura pea 01 31.500,40 31.500,40
PlasticmetroPFEFERRKORN mod. CT-283 pea 01 4.127,00 4.127,00Jogo de peneiras normalizadas pela ABNT pea 01 1.300,00 1.300,00Balana semi-analtica, capacidade mxima 500 g pea 01 2.800,00 2.800,00Paqumetro universal digital 300mm/12 pea 02 400,00 800,00Gral e pistilo 305 mldimetro 120 mm pea 02 35,00 70,00Cronmetro pea 02 40,00 80,00
PHmetro de bolso pea 01 700,00 700,00
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Mquina fotogrfica pea 01 1.550,00 1.550,00Equipamento de datashow pea 01 1.600,00 1.600,00Computador porttil com processador, placa de vdeo 1Gb,HD 500Gb, memria RAM 4Gb, gravador de DVD.
pea 01 2.700,00 2.700,00
GPS pea 01 600,00 600,00Total 75.643.40
b) Material Bibliogrfico
Descrio unidade Quant. Valor unitrio Valor Total
Livros especializados em cermica livro 06 variado 900,00Normas Tcnicas ABNT norma 05 variado 650,00
Total 1.550,00
6.3. Bolsa Cientfica
Descrio unidade Quant. Valor unitrio Valor Total
Bolsa apoio tcnico nvel mdio (ATPB) mensalidade 24 400,00 9.600,00Total 9.600,00
6.4. Soma dos Valores
Descrio Soma R$CUSTEIO 23.047,40
Material de consumo 2.912,50Servio de terceiros 10.200,00
Passagens 4.300,00Dirias 5.634,90
CAPITAL 77.193,40Equipamento/material permanente 75.643.40
Material bibliogrfico 1.550,00BOLSA ATP-B 9.600,00custeio + capital + bolsa Total 109.840,80
7. CRONOGRAMA FSICO-FINANCEIRO
7.1. Cronograma Fsico (atividades da Pesquisa)Bimestre
Atividades 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1- Trabalhos de campo X X X X
2- Preparao de amostras X X X
3- caracterizao das argilas X X
4- caracterizao dos resduos X X
5- Formulao das massas X X
6- caracterizao dos produtos X X X
7- Trabalhos de escritrio X X X X
8- Capacitao (oficinas) X X
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7.2.Cronograma Financeiro (desembolso)
Bimestre
Desembolso 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Custeio X X X
Capital/Equipamentos X X X
Bolsa ATP-B X X X X X X X X X X X X
8. IDENTIFICAO DA EQUIPE TCNICA:
Prof. Dr. Raimundo Humberto Cavalcante Lima
Titulao: Dr. em Geologia Regional
rea do Conhecimento: mineralogia e matria-prima cermica
Instituio: Professor do Departamento de GeocinciasUFAM
Atividades no projeto: definio do sistema de coleta dos materiais; coleta epreparo dos materiais para caracterizao; confeco e caracterizao dosprodutos; compilao e tratamento dos resultados; capacitao e treinamento dosalunos e bolsistas; divulgao dos resultados junto ao APL.
Prof. Dr. Raimundo Pereira de Vasconcelos
Titulao: Dr. em Engenharia Civil
Area do Conhecimento: processos e produtos cermicos
Instituio: Professor do Departamento de Construo Civil -UFAM
Atividades no projeto: definio do sistema de coleta dos materiais; confeco ecaracterizao dos produtos; compilao e tratamento dos resultados; treinamento
dos alunos e bolsistas; divulgao dos resultados junto ao APL.
Profa. Dra. Adriana Maria Coimbra Horbe
Titulao: Dra. em Geologia e Geoqumica
Area do Conhecimento: mineralogia e geoqumica de superfcie
Instituio: Professora do Departamento de Geocincias - UFAM
Atividades no projeto: coleta de campo; caracterizao mineralgica e qumica dosmateriais.
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Profa. Dra. Ana Candida de Almeida PradoTitulao: Dra. em Geologia Regional
Area do Conhecimento: engenharia de materiais cermicos
Instituio: Professora da UFCCampus Cariri (Juazeiro do Norte-CE)
Atividades no projeto: Definio do sistema de coleta dos materiais; caracterizaotecnolgica dos materiais; discusso dos resultados.
Dr. Jos Francisco Marciano Motta
Titulao: Dr. em Geocincias
Area do Conhecimento: minerais industriais
Instituio: Instituto de Pesquisas Tecnolgicas de So Paulo - IPT
Atividades no projeto:Definio do sistema de coleta dos materiais; discusso dosresultados; caracterizao dos produtos; divulgao dos resultados ao APL.
Dr. Leonardo Luis Lyrio da Silveira
Titulao: Dr. em Geotecnia
Area do Conhecimento: geotecnologia aplicada a rochas ornamentais
Instituio: Centro de Tecnologia Mineral - CETEM
Atividades no projeto: Definio do sistema de coleta dos resduos; discusso dosresultados; caracterizao dos produtos; divulgao dos resultados ao APL.
9. CONTRAPARTIDA DAS ENTIDADES PARCEIRAS:
O projeto conta com uma contrapartida financeira da Secretaria de Meio
Ambiente e Desenvolvimento Sustentvel do estado do Amazonas (anexo 1), com
valor previsto de R$ 30.000,00 (trinta mil reais) que sero revertidos no estudo de
conhecimento geolgico dos depsitos argilosos e nas aes de capacitao dosfuncionrios das empresas indicados pela ACERAM.
A parceria firmada com Associao dos Ceramistas do estado do Amazonas
ACERAM (Anexo 2), atravs da presidente Sra. Fabiana Viana da Silva, ir
contribuir no fortalecimento necessrio entre pesquisadores e empresrios.
Participar tambm da seleo do bolsista, sob orientao do coordenador do
projeto, alm da divulgao dos resultados para os associados.
As empresas Cermica Nova Veneza Ltda e Pedreira Samauma Ltda seprontificaram em colaborar atravs da doao do material necessrio a pesquisa.
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10. CONTRIBUIES CIENTFICAS E TECNOLGICAS DA PROPOSTA
O projeto visa repasse de tecnologias para o APL, principalmente, na fase de
preparao de misturas, identificando um controle para homogeneizao das massas
e uniformidade das peas fabricadas.
Estuda a viabilidade e a potencialidade de novos recursos materiais e
produtivos do APL cermico, contribuindo no desenvolvimento de novos produtos ou
agregando valor aos j fabricadas.
A pesquisa investiga, tambm, alternativas de reaproveitamento de rejeitos
industriais/mineiros que hoje so descartados.
Colaborar com a incluso de alunos de ensino mdio e superior na iniciao pesquisa, contribuindo para a formao de jovens pesquisadores no Amazonas, regio
carente de recursos humanos capacitados para pesquisas cientficas.
Esta proposta contribuir na produo de artigos cientficos para publicao em
revistas nacionais e/ou internacionais.
11. DISPONIBILIDADE EFETIVA DE INFRA-ESTRUTURA E DE APOIO TCNICO
PARA O DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
A infra-estrutura e apoio tcnico necessrios ao desenvolvimento do projeto
sero disponibilizados, principalmente, pelos laboratrios de Mineralogia Analtica e
Geoqumica do departamento de Geocincias (DEGEO).
Os laboratrios do DEGEO, alm dos equipamentos bsicos de preparao de
amostras para anlises qumicas e estudos microscpios conta com os seguintes
equipamentos: moinho, estufas modelo MA033 da Marconi, difratmetro de raio X
modelo XRD-600 da Shimadzu, microscpio eletrnico de varredura (MEV) modelo
Quanta 250 da FEI, microscpios petrogrficos de pesquisa, balanas de preciso tipo
AY220 da Shimadzu, centrfugas, capelas, entre outros.
O Prof. Dr. Raimundo Pereira Vasconcelos, responsvel pelos laboratrios de
Ensaios de Materiais e de Ensaios de Materiais Polimricos do departamento de
Engenharia de Materiais da UFAM, auxiliar na caracterizao tecnolgica dos
materiais.
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Ser importante o apoio que contamos do laboratrio de Ensaios Cermicos da
UNESP (Rio Claro-SP) de responsabilidade da Profa. Dra. Maria Margarita Torres
Moreno na caracterizao dos produtos e, do laboratrio de Geoqumica do
Departamento de Geologia da UFPA, de responsabilidade do Prof. Dr. Rmulo Simes
Anglica nas anlises qumicas e granulomtricas.Estamos providenciando convnios entre a UFAM e o Instituto de Pesquisas
Tecnolgicas do estado de So Paulo (IPT), como tambm com o Centro de
Tecnologia Mineral (CETEM). Enquanto aguardamos a formalizao do convnio,
contaremos com as experincias dos pesquisadores destas instituies, adquiridas em
outros APLs, para fortalecermos o Plo Cermico de Iranduba.
Como justificativa para aquisio dos equipamentos e material permanente,
vimos que imprescindvel a capacitao de infra-estrutura laboratorial e implantaode um Ncleo de Estudos de Materiais Cermicos na UFAM, com a finalidade de
desenvolver pesquisas e congregar pesquisadores do segmento cermico. Estes
equipamentos complementaro outros, adquiridos pelo Projeto N 472123/2010-6
financiado pelo CNPq e coordenado pelo proponente desta proposta, na montagem do
Laboratrio de Qualidade em Cermica.
Com o grupo formado e laboratrio capacitado pode-se realizar um
acompanhamento mais eficiente nas empresas pertencentes ao plo Iranduba ou a
outros de menor dimenso.
12. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
AMAZONAS, Ncleo Estadual de Arranjos Produtivos Locais. Plano deDesenvolvimento preliminar do APL de base mineral cermico-oleiro de Iranduba.Manaus. 2009.
ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICASABNT. Placas cermicaspara revestimentos: especificaes e mtodos de ensaios. NBR 13.818. Rio deJaneiro, 1997. 78p.
ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICASABNT. Placas cermicaspara revestimentoporcelanato. NBR 15463. Rio de Janeiro, 2007. 6p.
CAMPELO, N. S.; MORAIS, M. R.; ARAGO, A. F.; CABRAL, E. M.; REBELO, E.P.; PINHEIRO, S.C.; PAIVA, O. Estudo da Utilizao de Resduo Cermico QueimadoChamoteOriundo do Plo Oleiro dos Municpios de Iranduba e Manacapuru - AM,
como Aditivo na Fabricao de Telhas. Cermica Industrial, 11(1) Jan./Fev., 2006.
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COMPANHIA DE PESQUISA E RECURSOS NATURAIS (CPRM). ProjetoMateriais de Construo no Domnio Mdio Amazonas. Srie Rochas e Mineraisindustriais N03. Manaus. 2008
CUNHA, J. E.V. Obteno de placas cermicas a partir de formulaes de massastriaxiais de resduos de caulim, chamote de telha e cinza vegetal. Tese (doutorado em
Engenharia Mecnica), Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Natal, 2009.HORBE, A. M. C.; PAIVA, M. R. P.; MOTTA, M. B.; HORBE, M. A. Mineralogia e
geoqumica dos perfis sobre sedimentos negenos e quaternrios da bacia doSolimes na regio de CoariAM. Acta Amaznica. VOL. 37(1) 2007: 8190.
LIMA, R.H.C. Estudo de formulao de massas atravs do controle da mistura:argilas aluvionares do plo cermico de Russas Cear. Tese (doutorado emGeologia Regional), Instituto de Geocincias e Cincias Exatas. Universidade EstadualPaulista, Rio Claro (SP). 2009.
MORAIS, M. R. Reciclagem de resduos de indstria de placas cermica: estudode caso. Dissertao (mestrado em Cincia e Engenharia de Materiais), Escola deEngenharia de So Carlos, So Carlos (SP). 2002.
PAIVA, O. A. et al. Caracterizao geotcnica de depsitos quaternrios do plooleiro dos municpios de Iranduba e Manacapuru, AM. In: SEMINRIO GEO-JOVEM,1., 2004, So Carlos. Anais... So Carlos: ABMS/NRSP, 2004. 396-400 p.
SEYE, O. et. al. Melhoramento do processo produtivo de cermica estrutural comoao mitigadora para estabilizao ou reduo adicional nas emisses de gases deefeito estufa. Projeto BRA/00/014, Fundo Nacional do Meio Ambiente, Programa de
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SOARES, E. A. A. Os depsitos quaternrios na confluncia dos rios Negro eSolimes, municpios de Iranduba e Manacapuru, Amazonas. In: SIMPSIO DEGEOLOGIA DA AMAZNIA, 7., 2001, Belm. Anais...Belm: SBG Regional Norte,2001. 1-5 p.
SOARES, E. A. A.; SONIA, H. T.; RICCOMINI, C. OSL age determinations ofPleistocene fluvial deposits in Central Amazonia. Anais da Academia Brasileira de
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ANEXO 1:
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ANEXO 2: