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[en] RANDOMIZATION IN DESIGN OF EXPERIMENTS: A CASE STUDY / [pt] ALEATORIZAÇÃO EM PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTOS: UM ESTUDO DE CASOIZABEL CRISTINA CORREA SALDANHA 22 October 2008 (has links)
[pt] O presente trabalho teve como objetivo apresentar
diretrizes para a
execução de experimentos fatoriais com restrições na
aleatorização, mostrando a
importância em identificar tais restrições, com base na
visão de alguns autores e
da aplicação de um estudo de caso. Este estudo foi cedido
pela Companhia
Siderúrgica Nacional - CSN, e exposto através da comparação
entre dois
modelos, cujas análises refletem as diferenças ao se
considerar a restrição na
aleatorização do experimento para obter uma resposta
otimizada. Conforme
identificado na literatura, poucos autores abordam a
importância de reinicializar o
nível dos fatores em um projeto de experimento industrial.
Reinicializar o nível
dos fatores, junto à necessidade de aleatorizar a ordem das
corridas experimentais,
torna válida a hipótese de que as observações obtidas no
experimento serão
variáveis aleatórias independentemente distribuídas. Quando
a aleatorização
completa do experimento não é possível de ser atingida,
cabe ao experimentalista
a decisão de projetar o experimento de tal forma que
garanta a correta análise
estatística e, conseqüentemente, a validação do modelo. Ao
identificar se o
experimento apresenta restrições em ser aleatorizado,
classificando-o,
identificando os fatores fáceis e difíceis de
reinicializar, e analisando-se
corretamente, evitam-se avaliações equivocadas ou
incompletas, como se
apresentou neste trabalho. Por fim, a análise, tendo em
vista a existência da
restrição em executar um experimento completamente
aleatorizado e levando em
consideração a presença de dois termos de erro no modelo
permitiu a identificação
das condições experimentais que garantem a minimização da
resposta para o estudo de caso. / [en] This work presents some guidance for the execution of
factorial
experiments with restrictions in the randomization by
showing the importance of
restrictions identifying. The study is based on some
author´s points of view and on
a case study application. The original research information
comes from
Companhia Siderúrgica Nacional - CSN, in fact, the research
is presented through
two models comparisons. The analysis of these models
reveals the differences in
taking into account a restriction in the experiment
randomization with the aim of
getting an optimized response. As shown in the studied
literature, just a few
authors approach the importance of restarting the factors
level in an experimental
industrial project. Resetting the factor´s level added to
the necessity of
randomizing the order of the experimental runs, valid the
hypothesis that sustains
that the experiment observations will be random variables
independently
distributed. When the complete randomization of the
experiment results in an
impossible chore, it is expected that the one who is in
charge decides to project
the experiment in a way that assures the correct statistic
analysis, and
consequently, the model´s validation. By identifying if the
experiment has
restrictions to be randomized, classifying the experiment,
identifying which ones
are the easiest and hardest factors and doing a correct
analyze; it is expected that
incomplete or mistaken assessments, like those showed in
this research, will be
avoided. Finally, the analyses taking into account a
restriction in the complete
randomized experiment execution and the presence of two
error terms in the
model, allowed the identification of the experimental
conditions that guarantee the
case study´s response minimization.
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[pt] ANÁLISE DE CUMEEIRA DE SUPERFÍCIES DE RESPOSTA DE SEGUNDA ORDEM PARA A OTIMIZAÇÃO DE PROCESSOS E PRODUTOS USANDO PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTOS / [en] RIDGE ANALYSIS OF THE SECOND-ORDER RESPONSE SURFACES FOR PROCESSES AND PRODUCTS OPTIMIZATION USING PLANNING OF EXPERIMENTS31 August 2016 (has links)
[pt] A metodologia da superfície de resposta desempenha um papel importante
no desenvolvimento, melhoria e otimização de processos e produtos mediante a
aplicação de um conjunto de técnicas estatísticas e matemáticas. O foco principal
desta pesquisa é a última etapa da metodologia que está relacionada ao estudo da
superfície de resposta na região de interesse. Assim, a presente dissertação tem
como objetivo apresentar de forma sintetizada a metodologia para realizar a
Análise de Cumeeira nos modelos ajustados de superfícies de resposta de segunda
ordem que têm como ponto estacionário um ponto de sela ou um ponto fora da
região experimental. Nesta análise procuram-se as condições ótimas de processos
e produtos através de experimentos planejados. A análise de cumeeira é
particularmente importante quando for difícil visualizar a superfície de resposta
devido à existência de quatro ou mais dimensões. Apresentam-se alguns exemplos
oriundos da literatura e também é realizada a análise de um caso prático real. / [en] The response surface methodology plays an important role in the
developing, improving and optimizing processes and products through the
application of a collection of statistical and mathematical techniques. The main
focus of this research is the last step of the methodology that is related to the study
of the response surface in the region of interest. Thus, this dissertation aims to
present a summarized methodology for ridge analysis in the fitted models of the
second-order response surfaces that have a saddle point or a point out of the
experimental region as a stationary point. This analysis looks for the optimum
process and product conditions through planned experiments. Ridge analysis is
particularly important when it is difficult to visualize the response surface due to
the existence of four or more dimensions. In this work there are some examples
that derive from literature, and an analysis of a real case study is also performed.
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[en] IMPACT OF SPINNING CONDITIONS ON THE STRUCTURE AND TENSILE PROPERTIES OF MESOPHASE PITCH CARBON FIBERS / [pt] IMPACTO DAS CONDIÇÕES DE PROCESSO DE EXTRUSÃO NA ESTRUTURA E PROPRIEDADES MECÂNICAS DE FIBRAS DE CARBONO DE PICHE MESOFÁSICOPRISCILLA SIEIRA CHAVES 12 May 2020 (has links)
[pt] A estrutura de uma fibra de carbono de piche mesofásico é desenvolvida
durante a extrusão e é aperfeiçoada nos processos de estabilização e carbonização. É extremamente importante ter um controle rígido dos parâmetros
do processo de extrusão para formar fibras de carbono de qualidade. Planejamentos de experimentos foram aplicados em 17 condições de extrusão para
investigar a influência de três variáveis do processo - velocidade do parafuso,
temperatura e velocidade da bobina - no diâmetro de fibras de piche de petróleo. A velocidade do parafuso foi apontada como o fator de maior impacto
na produção de fibras finas. Condições ótimas foram validadas em um experimento que produziu filamentos com um diâmetro médio de 14 micrômetros, mostrando
que o planejamento de experimentos é uma ferramenta promissora para auxiliar a produção de fibras de carbono. Os dados coletados nos experimentos
foram utilizados para modelar o escoamento extensional que ocorre durante a
formação da fibra. Valores de tensão sob os quais o material pode ser submetido durante a extrusão sem rompimento foram avaliados. A relação entre o
grau de orientação das moléculas de carbono e o diâmetro da fibra também
foi analisada. Apesar de fibras mais grossas apresentarem maior alinhamento
axial das moléculas, existe um valor de diâmetro a partir do qual a difusão
de oxigênio, necessária para estabilização das fibras, não acontece. Apenas fibras com diâmetros menores que 45 micrômetros foram completamente estabilizadas
em ar. Estabilizações incompletas das fibras mais grossas induziram defeitos
nas estruturas delas e que refletiram em suas resistência a tração e módulo de
Young. Enquanto fibras finas alcançaram resistências de 1000 MPa e módulos
de 90 GPa, fibras grossas aguentaram somente 200 MPa com um módulo de
17 GPa. / [en] The structure of a mesophase pitch carbon fiber is largely developed
during the fiber spinning process and is perfected in stabilization and carbonization steps. It is of critical importance to strictly control the extrusion
parameters to form standard carbon fibers. Designs of experiments were employed in melt spinning under 17 conditions to investigate the influence of three
process variables - screw velocity, spinning temperature and winding speed -
on the diameter of petroleum-derived pitch filaments. Screw velocity was found
to be the most significant factor to produce thinner fibers. Optimized conditions were validated in an experiment that produced a filament with average
diameter of 14 micrometers, proving that design of experiments is a powerful tool to
be used in carbon fibers production. The data collected on experiments were
used to model the elongational flow that occurs during the fiber formation.
Tensile strength at which the material can be subjected under extrusion without breaking was evaluated. The relation between the degree of orientation of
the carbon layers parallel to the fiber axis and the diameter of the fibers was
also analyzed. Despite the fact that the thickness of the fiber improved the
axial alignment of molecules, there is a limiting diameter at which the diffusion of oxygen, needed to form stabilized fibers, do not occur. Only diameters
smaller than 45 micrometers could be fully stabilised in air. Insufficient stabilization of
the thicker filaments induced defects on their structure that reflected on their
tensile strength and modulus. While thinner fibers reached strengths of 1000
MPa and 90 GPa modulus, thicker fibers have only supported 200 MPa with
17 GPa modulus.
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[en] COLD-ROLLING PROCESS OPTIMIZATION BY MEANS EXPERIMENT PLANNING / [pt] OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO DE LAMINAÇÃO A FRIO ATRAVÉS DE PLANEJAMENTOS DE EXPERIMENTOSULISSES ROCHA GOMES 27 June 2007 (has links)
[pt] Esta dissertação teve como objetivo desenvolver um modelo
através da
técnica de planejamento de experimentos aplicado ao
processo de laminação a frio
para fabricação de aços especiais utilizados no segmento
de mercado de bebidas
carbonatadas. O processo consiste na transformação através
da redução da
espessura de uma bobina de aço laminada a quente e depois
decapada para
remoção do óxido, em uma bobina com espessura final
desejada pelo cliente. Este
processo envolve variáveis controláveis e não
controláveis, que interagem umas
com as outras afetando a variável resposta que é a
espessura final do produto. As
questões fundamentais são entender como as variáveis
controláveis afetam a
variável resposta? Quais são as mais influentes? Existem
interações entre estas
variáveis? É possível elaborar um modelo adequado para o
problema? A técnica
do planejamento fatorial fracionado não só torna possível
encontrar tais respostas
para as questões levantadas, mas também, abre novas
perspectivas de aplicação
desta poderosa ferramenta nos processos de produção, onde
é bastante comum
encontrar situações semelhantes ao estudo proposto por
este trabalho. A realização
deste projeto compreendeu, uma descrição do problema, uma
revisão bibliográfica
com as etapas necessárias para execução de um planejamento
de experimentos,
escolha das variáveis controláveis que integraram o
experimento, a execução do
experimento, a análise dos resultados, uma abordagem dos
Modelos Lineares
Generalizados e validação do modelo através de ajuste dos
parâmetros do
processo conforme indicado através da análise dos
resultados. A aplicação desta
metodologia e a implementação das alterações propostas
proporcionaram robustez
ao processo de forma que mesmo quando ocorrem as
perturbações das variáveis
não controláveis, ainda assim a espessura permanece dentro
das tolerâncias
especificadas. Proporcionou ainda uma redução na variação
de ± 1.5% para ±
1.0% , quando era de se esperar a necessidade de
investimentos em tecnologia o
que tornaria o produto mais caro e menos competitivo
frente aos sucedâneos. Os
resultados alcançados possibilitam a defesa de mercado
através de uma maior
competitividade obtida pelo menor custo dos produtos em
aço. / [en] This dissertation aims to develop a model by using
experiment planning
techniques applied to cold-rolling process to manufacture
special steels utilized in
the carbonated beverage market segment. The process
consists of downgauging
hot-rolled coil, which is further pickled for oxide
removal, into a coil with the
final thickness required by customer. It involves
controlled and uncontrolled
variables, which interact with one another, thus affecting
the response variable,
i..e, product´s final thickness. Some of the fundamental
questions to be asked
include: How do controlled variables affect response
variable? What are the most
influential ones? Are there interactions among such
variables? Is it possible to
work out an appropriate model to address this problem? The
fragmented factor
planning technique provides answers to the questions
raised, by breaking new
grounds in terms of using this powerful tool in
manufacturing processes , where
situations similar to those suggested by this study are
fairly common. It includes a
description of the problem, a bibliography review with the
required steps to
conduct the experiment planning, choice of controlled
variables which make up
the experiment as well as its execution, result analysis,
an approach to
Generalized Linear Models, and validation of model by
adjusting process
analysis as shown in the result analysis. Applying this
methodology and
implementing the proposed changes bolstered the process in
such a way that even
when disturbances of uncontrolled variables occur the
thickness remains within
the specified tolerances. Additionally, a further
reduction in variation ranging
from ± 1.5% to ± 1.0% was achieved, where technology
investment would be
required, thereby making steel products more expensive and
less competitive
against other competing products, thus ensuring
competitiveness.
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[en] DESIGN OF EXPERIMENTS TO ANALYZE THE INFLUENCE OF WATER ON THE UNCERTAINTY OF OIL FLOW MEASUREMENT WITH ULTRASONIC METERS / [pt] PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTOS PARA ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DO TEOR DE ÁGUA NA INCERTEZA DE MEDIÇÃO DE VAZÃO DE ÓLEO COM MEDIDORES ULTRASSÔNICOSFILIPE CARELI DE ALMEIDA 20 February 2018 (has links)
[pt] O objetivo desta dissertação é avaliar a influência do teor de água e do fator do medidor na incerteza de malhas fiscais de medição de óleo utilizando medidores ultrassônicos. A motivação deste trabalho advém do fato do Regulamento Técnico de Medição de Petróleo e Gás Natural (RTM) existente limitar quais metodologias podem ser utilizadas para realizar a análise de teor de água e qual a incerteza máxima permitida para a malha de medição na qual esta se insere, porém não define a incerteza desta, havendo o risco de se adotar um dos métodos de análise permitidos e, ainda assim, a incerteza de medição da malha ultrapassar a definida pela legislação. Além disso, o RTM adota um critério de repetibilidade para a validação das calibrações dos medidores ultrassônicos, portanto avalia-se também a influência deste na incerteza da malha. A metodologia utilizada foi o planejamento de experimentos, utilizando superfície de resposta. Os resultados demonstram que é possível simular a influência da incerteza da análise da água e do fator do medidor na incerteza da malha. Por fim, as conclusões demonstram que as médias atualmente encontradas para incerteza do teor de água são adequadas para manter a incerteza da malha dentro da permitida pelo RTM, porém com pouca variação pode-se exceder este limite; a influência da incerteza do fator do medidor foi inferior ou similar à do teor de água e, por fim, sugere-se a adoção de um critério limite de incerteza ao invés de um critério de repetibilidade para os medidores ultrassônicos. / [en] The aim of this dissertation is to evaluate the influence of water content dissolved in crude oil and the meter factor on the uncertainty of the fiscal oil metering using ultrasonic flow meters. The development of this work is motivated by the fact that the Technical Regulation for the Measurement of Oil and Natural Gas (RTM) limits which methodologies can be used for water analysis and what is the maximum permissible uncertainty for the oil flow meter in which it is inserted. However, the RTM doesn t define the uncertainty of the water analysis. There is a risk of adopting one of the permitted methods of analysis and, even so, the measurement uncertainty of the flow meter exceeds the defined by the legislation. In addition, the RTM adopts a repeatability standard when validating the calibration of ultrasonic meters, thus the influence of this on oil uncertainty is also evaluated. The methodology used is the design of experiments and response surface. The results demonstrate that the influence of the water content uncertainty analysis and
of the meter factor on the uncertainty of the oil flow meter can be simulated. Finally, the conclusions show that the average currently found for uncertainty of water is adequate to maintain the oil uncertainty within the allowed by the RTM, but small variations may cause this limit to be exceeded. The influence of the meter factor uncertainty was inferior or similar to the water content and, finally, it is suggested the adoption of a standard limit of uncertainty instead of a standard of repeatability for the ultrasonic meters.
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[en] DESIGN OF EXPERIMENTS FOR OPTIMIZING ACCEPTANCE CRITERIA OF MEASURING INSTRUMENTS CALIBRATION / [pt] PLANEJAMENTO DE EXPERIMENTOS PARA OTIMIZAÇÃO DE CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO DA CALIBRAÇÃO DE INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃOMATHEUS JOSÉ PINHEIRO GUERRA 15 July 2016 (has links)
[pt] O objetivo desta dissertação é propor critérios de aceitação da calibração individual de transmissores secundários de pressão estática, pressão diferencial e temperatura como dados de entrada da calibração final do sistema de medição de vazão de gás natural por placa de orifício. A motivação que norteou o desenvolvimento deste trabalho resultou do fato de o recém-introduzido Regulamento Técnico de Medição de Petróleo e Gás Natural (RTM) não definir as tolerâncias aplicáveis aos instrumentos associados a este tipo de sistema de medição, deixando esta decisão a cargo do usuário. Nesse sentido, o trabalho visa contribuir para a melhoria do controle metrológico do medidor de vazão por placa de orifício vis-à-vis o que determina o RTM, i.e.: incerteza expandida limitada a 1,5 porcento em medições fiscais e 2 porcento em medições de apropriação. A metodologia utilizada é a do planejamento experimental e de superfície de resposta, que permitiu otimizar os critérios de aceitação da incerteza associada a cada um dos três instrumentos que interferem no sistema de medição. Os resultados obtidos definem valores critérios-limites para a calibração de cada um dos transmissores secundários, de pressão estática, pressão diferencial e temperatura. Dentre as conclusões destaca-se a validação da metodologia proposta, que permitiu definir os critérios de aceitação da calibração pela análise da calibração individual de cada instrumento que integra o sistema global do medidor por placa de orifício. Finalizando, o trabalho encaminha recomendações para a melhoria da estrutura laboratorial da Unidade Operacional da Petrobras, no Espírito Santo (UO-ES), visando assegurar atendimento aos requisitos do regulamento técnico de medição de petróleo e gás natural. / [en] The aim of this dissertation is to propose individual acceptance criteria calibration of secondary transmitters of static pressure, differential pressure and temperature as the final calibration input data of the natural gas flow measurement system by orifice plate. The motivation that guided the development of this work resulted from the fact that the newly introduced technical regulation of Petroleum and Natural Gas measurement (RTM) does not define the applicable tolerances to associated instruments with this type of measurement system, leaving this decision in charge of user. In this sense, the work aims to contribute to the improvement of the metrological control of the flowmeter by orifice plate vis-à-vis what determines the RTM, e.g.: expanded uncertainty limited to 1.5 percent on fiscal measurements and 2 percent on measurements appropriation. The methodology used is the experimental design and response surface witch allowed to optimize the acceptance criteria of uncertainty associated each of the three instruments that interfere in the measurement system. The obtained results define the limits criteria values for each calibration of secondary transmitters, static pressure, differential pressure and temperature. Among the conclusions stands out the validation of proposal methodology, which allowed to define the acceptance criteria of calibration for analysis of individual calibration of each instrument that integrates global system for measuring orifice plate. Finally, the work forward recommendations for the improvement of laboratory structure of Petrobras Operation, in the Espírito Santo (UO-ES) in order to ensure compliance with the requirements of the technical regulation of oil and natural gas measurement.
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[pt] AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DO TEOR DE ÁGUA EM ÓLEO SOBRE O DESEMPENHO METROLÓGICO DE SISTEMAS DE MEDIÇÃO DE VAZÃO DE PETRÓLEO / [en] EVALUATION OF THE INFLUENCE OF WATER CONTENT IN OIL ON THE METROLOGICAL PERFORMANCE OF OIL FLOW MEASUREMENT SYSTEMSAUGUSTO PROENCA DA SILVA 07 November 2022 (has links)
[pt] Esta dissertação teve como objetivo de avaliar o desempenho metrológico de
sistemas de medição de petróleo com medidores de vazão do tipo ultrassônico,
Coriolis e deslocamento positivo quando submetidos a variadas condições de BSW,
temperatura do fluido e vazão do escoamento por meio de Planejamento de
Experimentos e da Metodologia de Superfície de Resposta. Conforme
regulamentação brasileira vigente, caso os volumes produzidos de petróleo
utilizados como referência para o pagamento de participações governamentais e a
terceiros contenham um BSW superior a 2 por cento v/v, estes volumes devem ser
majorados de forma arbitrária entre 1,44 por cento e 10,89 por cento em função exclusivamente
do BSW, o que tem acarretado problemas operacionais às empresas petrolíferas
como diferenças entre os volumes produzidos e os volumes comercializados, e
pagamentos adicionais de participações governamentais e à terceiros. Os resultados
dos experimentos realizados indicam que a contribuição de cada parâmetro
analisado para o desempenho metrológico do sistema de medição varia conforme a
tecnologia de medição utilizada pelo medidor de vazão, entretanto a temperatura do
fluido demonstrou-se um parâmetro relevante comum para todas as tecnologias de
medição avaliadas. Todas as tecnologias de medição avaliadas sofrem influência do
BSW na faixa de 0 por cento a 10 por cento v/v, sendo o erro de medição inferior a 0,2 por cento, quando
comparado a um medidor padrão do tipo deslocamento positivo, em quase todas as
condições experimentais. O medidor de vazão do tipo Coriolis foi o que apresentou
o menor erro dentre as tecnologias de medição avaliadas. / [en] This dissertation aimed to evaluate the metrological performance of oil
measurement systems with ultrasonic, Coriolis and positive displacement
flowmeters when subjected to various conditions of BSW, fluid temperature and
flow rate by using Design of Experiments and Response Surface Methodology.
According to current Brazilian regulations, if the produced oil volumes used as a
reference for the payment of government takes and to landowners contain a BSW
greater than 2 percent v/v, these volumes must be arbitrarily increased by 1.44 percent up to
10.89 percent due exclusively to the BSW value, which has caused operational problems
for oil companies such as differences between the produced oil volumes and oil
volumes sold, and additional payments of government takes and landowner fees.
The results of the experiments carried out indicate that the contribution of each
parameter analyzed to the metrological performance of the measurement system
varies depending on the flowmeter measurement technology, however, the fluid
temperature proved to be a relevant parameter common to all measurement
technologies evaluated. All measurement technologies evaluated are influenced by
BSW in the range of 0 percent to 10 percent v/v, with the measurement error being less than
0.2 percent, when compared to positive displacement master flowmeter, in almost every
experimental condition. The Coriolis flowmeter was the one with the lowest error
among all measurement technologies evaluated.
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[pt] AVALIAÇÃO DO POTENCIAL CATALÍTICO DE ESTRUTURAS DE COBALTO A PARTIR DE REDES METAL-ORGÂNICAS / [en] EVALUATION OF CATALYTIC POTENTIAL OF COBALT STRUCTURES FROM METAL-ORGANIC FRAMEWORKSDANIEL PEREIRA HUMBERTO 30 November 2023 (has links)
[pt] Metal Organic Frameworks(MOFs) são compostos de coordenação que
possuem íons ou clusters metálicos ligados a espécies orgânicas, formando uma
rede porosa, cristalina e de elevada área superficial. Essas características
despertaram interesse no desenvolvimento de materiais oriundos de MOFs e,
possivelmente, utilizá-los como catalisadores na produção de combustíveis
líquidos. Nesta pesquisa, a síntese do Co-MOF-71 foi realizada pelo método
solvotérmico, misturando ácido tereftálico, obtido a partir da despolimerização
por hidrólise alcalina do polietileno tereftalato (PET) reciclável, e nitrato de
cobalto hexahidratado, em solução de N,N-dimetilformamida, etanol e água. Após
reação a temperatura de 110, 130 e 150 graus C, o material foi caracterizado quanto a
sua resistência térmica, através da análise termogravimétrica, a cristalinidade, na
análise de difração de raios X, e, de forma qualitativa, a composição elementar,
avaliada na análise de microscopia eletrônica de varredura com energia dispersiva.
O planejamento de experimentos de Box-Behnken foi elaborado, variando-se três
fatores (temperatura, concentração de ácido tereftálico e quantidade de cobalto),
totalizando quinze reações. A Co-MOF-71 foi calcinada em atmosfera inerte de
N2 a 500 graus C para gerar uma matriz carbônica contendo cobalto, da qual a área
superficial específica foi medida por adsorção-dessorção de N2, aplicando-se o
método de Brunauer-Emmett-Teller. Um modelo polinomial de segunda ordem
foi aplicado, com sua respectiva análise de variância (ANOVA) e os efeitos das
variáveis de entrada foram classificados, constatando que a temperatura não
exerceu influência significativa na faixa aplicada. Em seguida, o modelo foi
atualizado, atingindo coeficiente de determinação (R2) de 87,39 por cento, revelando o
teor de ácido tereftálico como o efeito mais expressivo. Além disso, a superfície
de resposta confirmou que o cenário de maior área superficial é alcançado ao
adicionar excesso de ligante orgânico no sistema, consistente com o melhor
resultado experimental (82 m2.g-1). / [en] MOFs (Metal-organic frameworks) are special compounds that can be an
interesting alternative for heterogeneous catalysis, due their singularities like a
porous and crystalline structure with high specific area. This work proposes an
environmentally favorable production route of Co-MOF-71 derived material,
starting with the depolymerization of PET from plastic waste to obtain
terephthalic acid, which is the source of ligand BDC (1,4-benzenodicarboxylate).
The synthesis of Co-MOF-71 was performed by solvothermal method and,
optimizing the research, Box-Behnken design were developed with three
independent variables: amount of terephthalic acid, cobalt content, and
temperature. The samples were characterized by XRD, TGA, and SEM analysis
before and after calcination at 500 degrees C. Finally, the specific surface area was
measured by N2 adsorption-desorption, and a second-order polynomial model was
suggested, with its respective analysis of variance (ANOVA), indicating that
temperature has no significant influence in the applied range. Then, the model was
updated, reaching the coefficient of determination (R2
) of 87.39 percent and presenting
the terephthalic acid content as the most relevant effect. Additionally, the response
surface confirmed the scenario of higher surface area with excess BDC in the
system, consistent with the best experimental result (82 m2
/ g).
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[pt] DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO NUMÉRICO PARA ANÁLISE ENERGÉTICA E EXERGÉTICA DE CALDEIRAS FLAMO-TUBULARES OPERANDO EM REGIME PERMANENTE COM GÁS NATURAL / [en] DEVELOPMENT OF A NUMERICAL MODEL FOR ENERGY AND EXERGY ANALYSIS OF FIRE TUBE BOILERS OPERATING IN PERMANENT REGIME WITH NATURAL GASVANESSA BAUTISTA PAGANELLI 27 September 2022 (has links)
[pt] Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo termodinâmico para uma
caldeira flamotubular, de três passes, operando em regime permanente com gás
natural boliviano. Foi testado o impacto no cálculo da temperatura no final de cada
passe de várias correlações de troca de calor encontradas na literatura. Um
planejamento composto central permitiu avaliar simultaneamente o impacto da
variação de seis parâmetros (diâmetro dos tubos no primeiro passe e nos dois passes
seguintes, comprimento da caldeira, número de tubos no segundo e terceiro passe e
porcentagem de excesso de ar na combustão) e obter um modelo polinomial
empírico a fim de otimizar as eficiências energética e exergética de caldeira. Um
teste de malha foi realizado com temperaturas no final da chama, câmara de
combustão, segundo e terceiro passes e apontou que, a partir de 200 divisões em
cada passe o impacto do volume não é mais significativo na temperatura. O modelo
foi validado com dados experimentais, observando-se que a diferença entre os
valores experimentais e teóricos das temperaturas do primeiro e segundo passes é
inferior a 22,9 graus C e menor que 43,9 graus C no terceiro passe. Com os modelos
polinomiais robustos obtidos com o planejamento de experimentos, foi possível
observar os parâmetros mais significativos, tanto para as eficiências energética e
exergética, assim como para a destruição de exergia. São por ordem decrescente de
importância: o excesso de ar; as duas contribuições associadas ao comprimento da
caldeira; o número de tubos nos segundo e terceiro passes e; o diâmetro dos tubos
no segundo e terceiro passe e o diâmetro do tubo no primeiro passe. Além disso, foi
possível quantificar o trade-off entre o aumento da superfície de troca de calor e a
manutenção do nível de turbulência do escoamento. / [en] In this work, a thermodynamic model was developed for a three-pass
firetube boiler operating in a steady state with Bolivian natural gas. The sensitivity
in the temperature profile of various heat exchange correlations found in the
literature was tested. A central composite design made it possible to simultaneously
evaluate the impact of the variation of six parameters (diameter of tubes in the first
and two subsequent passes, boiler length, number of tubes in the second and third
passes and percentage of excess air in combustion) and obtain an empirical
polynomial model to optimize boiler energy and exergetic efficiencies. A mesh test
was performed with temperatures at the end of the flame, combustion chamber,
second and third passes and pointed to from 200 divisions in each pass the impact
of volume is no longer significant on temperature. The model was validated with
data obtained experimentally, observing that the difference between the
experimental and theoretical values of the temperatures of the first and second
passes is less than 22.9 degrees C and less than 43.9 degrees C in the third pass. With the robust
polynomial models obtained with the design of experiments, it was possible to
observe the most significant parameters, both for energy and exergetic efficiencies,
as well as for exergy destruction. They are, in decreasing order of importance:
excess air; the two contributions associated with the length of the caldera; the
number of tubes in the second and third passes and the diameter of the tubes in the
second and third pass and the diameter of the tube in the first pass. In addition, it
was possible to quantify the trade-off between increasing the heat exchange surface
and maintaining the flow turbulence level.
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[en] OPTIMIZATION OF THE ACCEPTANCE CRITERIA FOR INSTRUMENTS ASSOCIATED WITH THE DYNAMIC LPG MEASUREMENT SYSTEM / [pt] OTIMIZAÇÃO DO CRITÉRIO DE ACEITAÇÃO DE INSTRUMENTOS ASSOCIADOS AO SISTEMA DINÂMICO DE MEDIÇÃO DE GLPGUSTAVO PESSANHA ALVIM 14 November 2024 (has links)
[pt] A Portaria INMETRO número 291, de 7 de julho de 2021, estabelece um erro
máximo admissível de 1,0 por cento para o valor final obtido pelo sistema dinâmico de
medição de Gás Liquefeito de Petróleo (GLP), ou seja, a massa de GLP.
Adicionalmente, o regulamento define, de forma univariada, erros máximos para
grandezas associadas, como pressão estática, temperatura e massa específica. O
objetivo desta dissertação foi propor a otimização dos critérios de aceitação da
calibração de instrumentos associados ao sistema de medição de GLP, com base
nos preceitos estabelecidos pela Portaria INMETRO número 291.
A motivação deste estudo foi a necessidade de uma avaliação multivariada que
visasse à otimização dos critérios-limites de aceitação da calibração desses
instrumentos secundários no sistema de medição dinâmico de GLP.
A aplicação das metodologias Planejamento de Experimentos do tipo Box-Behnken e Doehlert, e Análise de Superfícies de Respostas mostrou-se eficaz,
pois os resultados obtidos definiram, de forma multivariada, critérios-limites
otimizados para a calibração de cada um dos transmissores secundários
supracitados. Por fim, concluiu-se que foi possível ultrapassar os valores-limite
propostos e, ainda assim, manter a variável de saída (massa de GLP) dentro do
erro máximo admissível de 1,0 por cento para o sistema de medição. Como
consequência direta, evitou-se o descarte desnecessário de instrumentos que,
inicialmente, não estariam dentro dos parâmetros exigidos, mantendo, ao mesmo
tempo, o nível de confiabilidade requirido pela Portaria reguladora. / [en] INMETRO Ordinance No. 291, dated July 7, 2021, establishes a maximum
permissible error of 1.0 percent for the final value obtained by the dynamic
measurement system of Liquefied Petroleum Gas (LPG), i.e., the mass of LPG.
Additionally, the regulation univariately defines maximum errors for associated
quantities, such as static pressure, temperature, and density. The objective of
this dissertation was to propose the optimization of the acceptance criteria for the
calibration of instruments associated with the LPG measurement system, based
on the principles established by INMETRO Ordinance No. 291. The motivation
for this study was the need for a multivariate evaluation aimed at optimizing the
acceptance criteria limits for the calibration of these secondary instruments in
the dynamic LPG measurement system. The application of methodologies such
as Box-Behnken and Doehlert experimental designs, and Response Surface
Analysis, proved effective since the results obtained defined, in a multivariate
manner, optimized criteria limits for the calibration of each of the above-mentioned secondary transmitters. Finally, it was concluded that it was possible
to exceed the proposed limit values while still maintaining the output variable
(LPG mass) within the maximum permissible error of 1.0 percent for the measurement
system. As a direct consequence, unnecessary disposal of instruments that would
initially not meet the required parameters was avoided, while maintaining the
level of reliability required by the regulatory ordinance.
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