Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Civil, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-23T01:58:52Z No. of bitstreams: 1 THASSIO NÓBREGA GOMES - TESE PPGEQ 2016..pdf: 2654061 bytes, checksum: ac0f5ea653fa24b05725f94f3e01236b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-23T01:58:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 THASSIO NÓBREGA GOMES - TESE PPGEQ 2016..pdf: 2654061 bytes, checksum: ac0f5ea653fa24b05725f94f3e01236b (MD5) Previous issue date: 2016-08-30 / A influência do trabalho mecânico nos procedimentos de otimização via minimização da taxa de geração de entropia (EGM) de sistemas reativos e não reativos, tem sido objeto de análise nesta tese. As metodologias utilizadas na maioria dos trabalhos de otimização empregam, em sua estrutura, apenas balanços de massa e energia, desconsiderando a 2° Lei da termodinâmica a qual possui aplicações relevantes nos sistemas propostos. A metodologia usada consiste na utilização conjunta da 1° e 2° Lei da termodinâmica visando estabelecer as condições ótimas de operação do processo de produção do propileno glicol (sistema reativo) e da cristalização do ácido monocloroacético (sistema não reativo). Portanto, o principal objetivo consiste na determinação dos efeitos do sistema de agitação nos procedimentos de otimização por meio da EGM aplicada aos sistemas reativos e não reativos. Tais considerações têm sido possíveis através da análise dimensional, de acordo com o método de Rayleigh & Buckingham, que leva em conta os parâmetros físicos e geométricos e as variáveis chave do sistema. Considerando o sistema reativo observa-se um aumento significativo na taxa de conversão, de 36% (sistema de não-optimizado) a 95% (sistema optimizado) com uma consequente redução de subprodutos. Para o sistema de cristalização a inclusão do sistema de agitação permite observar um aumento da taxa de geração de entropia; tal comportamento pode produzir um impacto significante no sistema de refrigeração. Além disso, tem sido possível estabelecer a influência do trabalho do agitador no procedimento de otimização para os sistemas reativos e não reativos. Os resultados também indicam que com a utilização da análise entrópica como ferramenta de otimização, tem-se comprovado serem simples e fácil de aplicar visto que exigem baixo esforço computacional. / The integration of stirring systems in the calculation and optimization procedures has suffered a significant lack of attention, what it can reflect in the results because such systems provide an additional energy to the process, besides promote a better distribution of mass and energy. This is meaningful for the reactive systems, particularly for the Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR), for which the key variables and parameters, as well as the operating conditions of stirring systems can play a pivotal role. Neglected these factors can lead to sub-optimal results as can be observed in the literature. It is also well known that the sole use of the First Law of Thermodynamics as an optimization tool can not yield expected results, hence the joint use of the First and Second Laws condensed into a procedure so-called entropy generation minimization (EGM) has shown itself able to drive the system towards better results. Therefore, the main objective of this thesis is to determine the effects of key parameters of the stirring system in the optimization procedures by means of EGM applied to the reactive and non reactive systems. Such considerations have been possible by dimensional analysis according to Rayleigh and Buckingham's method, which takes into account the physical and geometric parameters and the variables of the reactive system. Consider for the simulation purpose the production of propylene glicol, the results have shown a significant increase in the conversion rate from 36% (not-optimized system) to 95% (optimized system) with a consequent reduction of byproducts. In addition, it has been possible to establish the influence of the work of the stirrer in the optimization procedure for the reactive and non reactive systems. The results also indicate that the use of the entropic analysis as optimization tool has been proved to be simple, easy to apply and requiring low computational effort.

Most part of the energy demand on the planet is derived from petroleum, a nonrenewable energy source that releases large amounts of greenhouse gases in the atmosphere. Many researches have been devoted to the development of renewable energy sources that are less agressive to the environment. Biodiesel is a renewable, non-toxic and less polluent fuel, thus being a potential alternative to mineral diesel. It is produced from vegetable oils or animal fats. The transformation of vegetable oil into biodiesel by transesterification reaction consisting of a reaction between triglyceride oil and a lower alcohol, usually methanol or ethanol. The soil and climate in BR is attractive to a diversity of oil plants that can be used in biodiesel production. Among them, it can mentioned the castor bean, which grows in regions with low rainfall, as the semi - arid northeastern region. This work aimed to study the effect of stirring and mixing in the production of biodiesel from castor oil via transesterification and methyl alkaline catalysis process. Stirring rate, molar ratio oil / alcohol, the impeller type, the reaction time, the temperature, presence or absence of baffles and catalyst type. Therefore, a fractional factorial design 27-2, having as variables was used. We initially determined the physicochemical properties of castor oil. The experiment was performed in duplicate, with the biodiesel yield in each reaction determined by gas chromatography. Separately the effects of binary variables and their interactions were analyzed, providing the preparation of the statistical model for the yield of biodiesel from castor beans. The best conditions for production of biodiesel from castor oil via transesterification methyl were: turbine impeller; without baffles, stirring speed of 500 rpm, molar ratio oil / alcohol 1:7, NaOH catalyst, reaction time of 30 min and temperature of 50ºC. / A maior parte da energia consumida no planeta é proveniente do petróleo, fonte de energia não renovável que lança grande quantidade de gases poluentes na atmosfera. Nesse sentido, pesquisas têm sido desenvolvidas na procura de fontes de energia renovável, que poluam menos o meio ambiente. O biodiesel é um combustível renovável, não tóxico e menos poluente, sendo assim, uma ótima alternativa ao diesel mineral. Ele é produzido a partir de óleos vegetais ou gordura animal. A transformação do óleo vegetal em biodiesel ocorre através da reação de transesterificação, que consiste em uma reação entre os triglicerídeos do óleo e um álcool de cadeia curta, geralmente metanol ou etanol. O Brasil apresenta solo e clima propício para desenvolvimento de uma diversidade de oleaginosas que podem ser usadas na produção de biodiesel. Entre elas, pode-se citar a mamona, que se desenvolve em regiões com baixo índice pluviométrico, como o semiárido na região nordeste. Este trabalho teve por objetivo estudar o efeito da agitação e mistura no processo de produção de biodiesel de mamona, via transesterificação metílica e catálise alcalina. Para tanto, foi utilizado um planejamento fatorial fracionário 27-2, tendo como variáveis: velocidade de agitação, razão molar óleo/álcool, tipo de impelidor, tempo de reação, temperatura, presença ou ausência de chicanas e tipo de catalisador. Inicialmente foram determinadas as propriedades físico-químicas do óleo de mamona. Os experimentos foram realizados em duplicata, sendo o parâmetro de avaliação o rendimento em biodiesel da reação, determinado por cromatografia gasosa. Foram analisados isoladamente os efeitos das variáveis e suas interações binárias, proporcionando a elaboração do modelo estatístico para o rendimento em biodiesel de mamona. As melhores condições para produção de biodiesel de mamona via transesterificação metílica foram: impelidor tipo turbina; ausência de chicanas no reator; velocidade de agitação de 500 rpm; razão molar óleo/álcool de 1:7; hidróxido de sódio como catalisador; tempo de reação de 30 minutos; e, temperatura de 50ºC.

The petroleum fuels are nonrenewable, are finites resources and its combustion produces many pollutants into the atmosphere. So, researches aiming alternative sources of energy have been increased. Vegetable oils seem to be a great alternative to produce biodiesel - a renewable fuel, non-toxic and releases fewer pollutants. The sunflower is a great oilseed for biodiesel production, because it can be planted in northeastern of Brazil during the rainy season. Biodiesel can be obtained by transesterification: reaction between vegetable and/or animal fat with shot chain alcohol in presence of catalyst. The aim of this work is to study the effect of the process variable in the production of biodiesel – agitation speed - and even equipment configuration, as characteristic impeller and presence or absence of chicanery in the reactor. For this, full factorial design 2 ³ was performed a resulting in eight experiments. The biodiesel was produced by the transesterification reaction from refined sunflower oil and anhydrous ethanol, and sodium hydroxide P.A. as catalyst. The following operating conditions were used: temperature of the thermostatic bath maintained at 70 °C; weight of catalyst of 1.5% by weight of oil; ratio between number of moles of oil ans ethanol of 1:10; and reaction time of 30 min. Prior to reaction, was performed to characterize the oil, as well as the characterization of biodiesel obtained after the reaction. It was observed that the presence of baffle contributed to obtain lower yields throughout the reaction. When used impeller 2 (turbine impeller with dimensions greater than those reported in the literature), higher yields were obtained at the beginning of the reaction. The stirring speed of 35o rpm contributed to higher yields were obtained at the beginning of the reaction. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os combustíveis derivados do petróleo são não-renováveis, são fontes finitas e sua combustão emite muitos poluentes para a atmosfera. Com isso, têm aumentado as pesquisas por fontes alternativas de energia. Os óleos vegetais parecem ser uma ótima alternativa para obtenção de biodiesel - um combustível renovável, não-tóxico e que libera menos poluentes. O girassol é uma oleaginosa com potencial utilização para produção de biodiesel, podendo ser plantada no Nordeste brasileiro no período chuvoso. O biodiesel pode ser obtido através da transesterificação: reação entre gordura vegetal e/ou animal com álcool de cadeia curta, na presença de catalisador. O objetivo do presente trabalho é estudar o efeito da variável de processo na produção do biodiesel – velocidade de agitação - e ainda configuração do equipamento, como: característica do impelidor e presença ou não de chicana no reator. Para isso, foi realizado um planejamento fatorial completo 2³, resultando em 8 experimentos. O biodiesel foi produzido por reação de transesterificação a partir de óleo de girassol refinado e etanol anidro, tendo-se hidróxido de sódio P.A. como catalisador. Foram utilizadas as seguintes condições operacionais: temperatura de reação de 70 ºC; relação entre a massa de catalisador e a massa do óleo de 1,5%; relação entre número de mols óleo/álcool etílico de 1:10; e, tempo total de reação de 30 min. Previamente à reação, foi realizada a caracterização do óleo, bem como, a caracterização do biodiesel obtido após a reação. Foi observado que a presença de chicana contribuiu para a obtenção de menores rendimentos durante toda a reação. Ao ser utilizado o impelidor 2 (impelidor tipo turbina com dimensões maiores que aquelas citadas na literatura) foram obtidos rendimentos mais elevados no início da reação. A velocidade de agitação de 350 rpm contribuiu para que fossem obtidos maiores rendimentos no início da reação.

Submitted by ANA LUISA PAÇÓ null (analuisapaco_dinha@hotmail.com) on 2016-03-03T21:52:01Z No. of bitstreams: 1 ANA_LUISA_PACO_TESE.pdf: 214616 bytes, checksum: 5c8961df4ae1b11cdd40642e916fcd6a (MD5) / Rejected by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: A versão do trabalho submetida ao Repositório Institucional UNESP deve conter o texto completo. A Coordenadoria Geral de Bibliotecas se encarregará de disponibilizar apenas o conteúdo parcial que segundo a Portaria UNESP 396 de 10 de setembro de 2015 consiste em: Artigo 3º V - conteúdo parcial: as páginas pré-textuais (a folha de rosto, a dedicatória, os agradecimentos, a epígrafe, o resumo na língua vernácula, o resumo em língua estrangeira, as listas de ilustrações, de tabelas, de abreviaturas, de siglas e de símbolos e o sumário), a introdução, a conclusão ou as considerações finais e as referências do trabalho. Lembrando que: é necessário informar no formulário de submissão que a versão do trabalho a ser disponibilizada deve ser a parcial e indicar em quanto tempo a versão integral deverá ser disponibilizada, ao atingir a data limite o sistema automaticamente disponibilizará a versão completa do trabalho. Caso necessite prorrogar o prazo para disponibilização do texto completo, de acordo com o artigo 6º da Portaria UNESP 396: A data para a disponibilização do conteúdo integral poderá ser prorrogada por até mais 2 (dois) anos mediante a apresentação, via ofício, de justificativa pelo Autor ao programa de pós-graduação com no mínimo 90 (noventa) dias de antecedência à data informada para a disponibilização do conteúdo integral. Agradecemos a compreensão. on 2016-03-04T17:17:07Z (GMT) / Submitted by ANA LUISA PAÇÓ null (analuisapaco_dinha@hotmail.com) on 2016-03-04T20:37:10Z No. of bitstreams: 1 TESE ANA LUISA PACO PDF.pdf: 1494171 bytes, checksum: 8137ec0465453e70d0581b6e00a1aa8c (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-03-07T13:31:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 paço_al_dr_jabo.pdf: 1494171 bytes, checksum: 8137ec0465453e70d0581b6e00a1aa8c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-07T13:31:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 paço_al_dr_jabo.pdf: 1494171 bytes, checksum: 8137ec0465453e70d0581b6e00a1aa8c (MD5) Previous issue date: 2016-02-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O estresse térmico tem sido reconhecido como um importante fator limitante da produção ovina nos trópicos. Dessa forma, o conhecimento das respostas fisiológicas é necessário como forma de embasamento técnico para introdução de novas raças em uma região. Além disso, diferenças no temperamento de animais de mesma raça ou de raças diferentes podem influenciar os índices finais de produtividade dos rebanhos. Os objetivos no presente trabalho foram avaliar o comportamento diurno a pasto de fêmeas ovinas de diferentes grupos genéticos nas estações de verão e de inverno, bem como suas respostas fisiológicas quando submetidas a um teste de tolerância ao calor, além de estudar a existência de diferenças entre grupos genéticos de ovinos para reatividade utilizando diferentes metodologias de avaliação. Foram utilizadas fêmeas dos grupos genéticos Santa Inês (S), Ile de France (I), Texel (T), Dorper (D), ½ D + ½ S, ½ T + ½ S e ½ I+ ½ S Os animais foram distribuídos em quatro grupos de manejo (GM) e durante três dias quentes, de céu aberto, foram realizadas medidas repetidas (8 horas e 14 horas) em cada animal, sendo avaliados a freqüência respiratória (FR), temperatura retal (TR), temperatura do pelame (TP), tempo de sudação (TS) e os níveis de hematócrito (HE) e proteína total (PT). O comportamento diurno a pasto desses animais foi avaliado, sendo registrados os tempos andando (And), de pastejo (Past), de ruminação em pé (PeR) e deitado (DeitR), em pé (Pe) e deitado (Deit), durante três dias nas estações de verão e de inverno. Para a avaliação da reatividade utilizaram-se diferentes metodologias, com o animal contido na balança de pesagem (Escore de deslocamento - DESL, escore tensão - TENS, balidos - BAL, coices - COI e movimento de raspar o chão com a pata dianteira - RASP) e após sua liberação (Tempo de Saída - TS e Escore de andamento - ANDA). As análises dos dados do teste de tolerância ao calor foram realizadas utilizando um modelo estatístico que incluiu os efeitos fixos de grupo genético (GG), grupo de manejo (GM), período (manhã e tarde) como medida repetida e a interação GG - período, além dos efeitos aleatórios de animal dentro de GG - GM e do resíduo. Para as análises dos dados de comportamento a pasto o modelo incluiu os efeitos fixos de grupo genético (GG), Hora (H) como medida repetida e a interação GG - H, além do animal dentro de GG e o resíduo como efeitos aleatórios. Os dados de reatividade foram analisados com modelo que incluiu os efeitos fixos de grupo genético (GG), dia de avaliação (DIA) e a interação GG - DIA, além dos efeitos aleatórios de animal dentro de GG e do resíduo. As variáveis DESL, TENS, BAL, COI, RASP e ANDA, após transformação para (yi + 0,5)1/2, foram também submetidas a uma análise de componentes principais (ACP). Todas as análises de variância foram realizadas pelo procedimento MIXED. Para todos os grupos genéticos, TR, FR, TS, TP e HE aumentaram da manhã para a tarde, após a exposição ao calor. O grupo genético apresentou efeito significativo sobre TR, FR e TS, mas não sobre TP e HE. Os animais das raças I e T apresentaram maiores TR (39,81 ± 0,08 oC; 39,67 ± 0,07 oC) e FR (90,70 ± 3,31 mov./min; 98,16 ± 2,70 mov./min), enquanto os da raça S apresentaram as menores TR (39,14 ± 0,07 oC) e FR (59,66 ± 2,7 mov./min) e os animais D (TR = 39,36 ± 0,07 oC e FR = 71,01 ± 2,97 mov./min) e cruzados ½ D + ½ S (TR = 39,18 ± 0,07 oC e FR = 62,49 ± 2,71 mov./min), ½ I + ½ S (TR 39,25 ± 0,07 oC e FR = 63,83 ± 2,60 mov./min) e ½ T + ½ S (TR = 39,34 ± 0,07 oC e FR = 67,46 ± 2,70 mov./min) apresentaram médias intermediárias. Já para TS, as maiores médias foram para os animais cruzados ½ D + ½ S (39,66 ± 1,95 s) e S (41,53 ± 1,95 s) e as menores para os animais T (33,71 ± 1,95 s), I (31,33 ± 2,38 s) e cruzados ½ I + ½ S (32,52 ± 1,87 s) e ½ T + ½ S (30,82 ±1,95 s). Durante a estação de verão não houve diferença entre os grupos genéticos para os comportamentos observados. No inverno, o menor tempo de pastejo foi observado para os grupos genéticos Texel (28,24 ± 1,19 min/hora), Ile de France (31,52 ± 1,19 min/hora) e Dorper (32,95 ± 1,33 min/hora). As maiores médias de tempo para os comportamentos Deit e DeitR foram observados para os grupos Texel e Ile de France, respectivamente. Os animais Texel e Ile de France demonstraram menor grau de adaptabilidade em relação aos aspectos comportamentais e fisiológicos observados neste estudo. Não foi observado diferença entre os grupos genéticos independentemente da metodologia de avaliação utilizada para as variáveis de reatividade. O escore de deslocamento, a tensão e o balido, dentre as variáveis avaliadas, foram as que melhor captaram a variabilidade para a reatividade existente entre os animais. Verificou-se redução dessas variáveis após sucessivas avaliações, indicando diminuição da reatividade dos animais. / Heat stress is recognized as an important limiting factor in sheep raising in tropical regions. Therefore, knowledge about physiological responses is necessary to support technical actions when introducing new breeds in a region, as well as to guide breeding programs. Besides, differences in temperament of animals of the same or different breeds may affect final productivity indices of the herds. The objectives in this study were to evaluate the diurnal behavior of female sheep of different genetic groups in pasture in the summer and in the winter, as well as their physiological responses when subjected to a heat tolerance test, and to analyze the occurrence of differences in reactivity among genetic groups using different methods of assessment. Animals belonged to the following genetic groups: Santa Inês (S), Dorper (D), Texel (T), Ile de France (I), ½ D + ½ S, ½ T + ½ S, and ½ I + ½ S. The animals were divided in four management groups (GM), and in three clear and hot days during the summer, each animal was subjected to repeated measures (8:00 AM and 2:00 PM) of respiratory rate (FR), rectal temperature (TR), skin temperature (TP), time to sweating (TS), as well as determination of hematocrit (HE) and total protein levels (PT). Diurnal behavior in pasture was evaluated during three days in the summer and in the winter, and the following parameters were recorded: wandering (And) and grazing times (Past), ruminating time standing up (PeR) and lying down (DeitR), and idling time standing up (Pe) and lying down (Deit). Assessment of reactivity was based on different methods, with the animal restrained in the scale (movement score - DESL, tenseness score - TENS, vocalization - BAL, kicking - COI, and scratching the ground with the front limb - RASP), and after the animal was released (flight time - TS and walking score - ANDA). The heat tolerance data were analyzed using an statistical model that included the fixed effects of genetic group (GG), management group (GM), period of the day (morning and afternoon) as repeated measure and GG - period interaction, and animal within GG - GM and the residue as random effects. For the analyses of behavior in pasture data, the model included fixed effects of genetic group (GG), Time (H) as repeated measure, and the interaction GG - H, besides animal within GG and the residue as random effects. The reactivity data were analyzed using a model that included the fixed effects of the genetic group (GG), day of assessment (DIA) and the interaction GG - DIA, besides the random effects of animal within GG and the residue. After transformation to (yi + 0.5)1/2, the variables DESL, TENS, BAL, COI, RASP, and ANDA were also subjected to a principal component analysis (ACP). All analyses of variance were carried out using the MIXED procedure. For all genetic groups, TR, FR, TS, TP and HE increased from the morning to the afternoon, after the animals were exposed to heat. Genetic group showed a significant effect on TR, FR, and TS, but not on TP and HE. Ile de France and Texel animals showed higher TR (39.81 ± 0.08 oC and 39.67 ± 0.07 oC) and FR (90.70 ± 3.31 mov./min and 98.16 ± 2.70 mov./min), whereas Santa Inês animals showed lower TR (39.14 ± 0.07 oC) and FR (59.66 ± 2.7 mov./min). Dorper animals (TR = 39.36 ± 0.07 oC and FR = 71.01 ± 2.97 mov./min) and ½ D + ½ S (TR = 39.18 ± 0.07 oC and FR = 62.49 ± 2.71 mov./min), ½ I + ½ S (TR = 39.25 ± 0.07 oC and FR = 63.83 ± 2.60 mov./min), ½ T + ½ S (TR = 39.34 ± 0.07 oC and FR = 67.46 ± 2.70 mov./min) crossbreds presented intermediate values. Higher means for TS were observed for ½ D + ½ S (39.66 ± 1.95 s) crossbreds and Santa Inês (41.53 ± 1.95 s) animals and the lowest means were observed for Texel (33.71 ± 1.95 s), Ile de France (31.33 ± 2.38 s) ½ I + ½ S (32.52 ± 1.87 s) e ½ T + ½ S (30.82 ± 1.95 s) animals. There was no difference among the genetic groups for the observed behaviors in the summer. In the winter, the lowest grazing time was observed for Texel (28.24 min/hour), Ile de France (31.52 min/hour) and Dorper (32.95 min/hour). The highest mean times for the behaviors Deit and DeitR were observed for Texel and Ile de France, respectively. Texel and Ile de France animals showed lower levels of adaptability for the behavioral and physiological aspects analyzed in this study. There were no differences among the genetic groups for the reactivity traits, no matter the methodology used in the assessment. Movement, tension and vocalization scores, among the variables analyzed, were the ones that best showed the variability in reactivity among the animals. It was observed that these variables were reduced after several assessments, indicating a decrease in animal reactivity.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-24Bitstream added on 2014-06-13T20:08:31Z : No. of bitstreams: 1 ranieri_k_dr_guara.pdf: 3032038 bytes, checksum: 78d562848610f76e621250d9538e5ad3 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O estudo do processamento de compósitos de matriz metálica pelo método de fundição com agitação é de grande interesse em engenharia pelo seu baixo custo e possibilidade de utilizar equipamentos convencionais de fundição. Nesse trabalho é feito o estudo do processo de síntese de compósitos da matriz da liga A356 reforçada com partículas de alumina, focalizando a influência dos fatores de processo na fração de partícula incorporada. Foram sintetizados lingotes de compósitos variando as condições de processo. Foram desenvolvidos métodos específicos de amostragem estatística associados à análise e processamento de imagens e utilizados na obtenção de estimativas confiáveis da fração volumétrica. Para investigar a influência dos fatores e suas interações foi projetado um experimento fatorial com 4 fatores, definidos em ensaios preliminares. Os resultados confirmam achados teóricos e experimentais anteriores e indicam novos caminhos para se obter uma melhor incorporação de partículas, além de um entendimento do mecanismo da molhabilidade da liga no estado semissólido. Compósitos com maior grau de partículas incorporadas foram examinados por microscópio eletrônico de varredura e microscópio óptico, mostrando que a partícula se aloja preferencialmente na região interdendrítica da matriz. / The study of metal matrix composite processing through stir casting method is of great interest for engineering because of its low cost and possibility of using conventional casting equipment as well. The synthesis of hypoeutectic A356 matrix alloy reinforced with alumina particle was done in this work focusing the influence of the processing factors on the incorporated particle fraction. Ingots of composites were synthesized by varying the process conditions. Methods of statistic sampling connected to the analysis and processing images were developed and used for reliable estimate of volumetric fraction. To investigate the influence of the factors and their interactions, a factorial experiment was planned with four factors defined in a preliminary test. The results confirm theorical and experimental findings and points to a new way of getting better particle incorporation and an insight of the wettability mechanism. Composites with high level of particle incorporation were checked through electronic and optical microscopes showing that the particle stays mainly in interdendritic regions.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-01Bitstream added on 2014-06-13T19:48:08Z : No. of bitstreams: 1 ranieri_k_me_guara.pdf: 3916943 bytes, checksum: 88678d123d4709bfb7b9722e94a20ebd (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Este trabalho apresenta o projeto e a construção de um equipamento para a produção de lingotes de compósitos de matriz metálica, com ligas de baixo ponto de fusão, e material de reforço na forma de pó cerâmico. O equipamento pode operar em temperaturas de até 1000 °C e carga de aproximadamente 800 g de metal. Possui um sistema para agitação do metal fundido e a possibilidade de controle dos principais parâmetros, térmicos e mecânicos, do processo de fundição com agitação mecânica. São descritas as diferentes partes do equipamento, e apresentados resultados utilizando a liga Al7%Si com reforço de alumina, sem recobrimento, e em granulações diferentes. A rota utilizada envolve a fusão do metal, seguida pelo seu resfriamento até temperaturas entre as linhas liquidus e solidus, seguida pela mistura da alumina, por determinado tempo, e o reaquecimento para vazamento. O equipamento mostrou-se eficiente na obtenção de compósitos particulados. Os lingotes obtidos foram analisados por microscopia eletrônica de varredura, EDS e microscopia óptica. / This work presents the project and construction of an equipment for synthesis of particulated metal matrix composite ingots, with low melting point, and ceramic as reinforcement material, using mechanical stir casting. The equipment can operate in temperatures up to 1000° C and loading of about 800g of metal. It has a system to stir the metal with the possibility of controling the main, thermal and mechanical, parameters of the process. Different parts of the equipament are described and results are presented by using the Al 7% Si alloy, with alumina, without recovering, and with different granulation. The process used was melting the metal followed by its cooling up to temperatures between liquidus and solidus lines, followed by the mixing of alumina and the reheating for pouring . The equipment was efficient in the obtainment of particulated metal matrix composite. The ingots obtained were analysed through electronic microscopy, EDS and optical microscopy.

Neste trabalho desenvolveram-se diferentes tipos de barras para extração por sorção em barras de agitação (SBSE). Esta técnica foi desenvolvida para extrair analitos orgânicos de matrizes aquosas por meio da sorção destes em uma barra de agitação. As barras c omerciais consistem em um magneto inserido no interior de um tubo de vidro, o qual é recoberto por uma camada de poli(dimetilsiloxano) (PDMS). A SBSE apresenta várias vantagens em relação às técnicas de extração convencionais, tais como: não utiliza solvente orgânico, não requer instrumentação analítica sofisticada, as barras de extração são reutilizáveis e, principalmente, possui um volume maior de recobrimento quando comparada com a microextração em fase sólida. As barras desenvolvidas para este estudo contêm fases mais seletivas, já que, comercialmente disponível, existe apenas um único tipo de recobrimento - o PDMS. Estas barras \"home-made\" foram preparadas com PDMS modificado com diferentes tipos de fases, as quais são usualmente empregadas no preparo de colunas de cromatografia gasosa. O objetivo desta modificação foi aumentar a polaridade das mesmas e, consequentemente, melhorar a eficiência e a seletividade da extração.para analitos com características mais polares. As barras desenvolvidas foram aplicadas para a análise de anticonvulsivantes e antidepressivos em plasma humano e também para a análise de anti-helmínticos em plasma bovino. Em todas as aplicações realizadas, as barras \"home-made\" demonstraram um aumento de seletividade quando comparadas à barra comercial. Além disso, as barras foram empregadas em estudos visando o acoplamento entre as técnicas SBSE e HPLC, através de uma interface desenvolvida no Laboratório de Cromatografia. O acoplamento apresentou bons resultados para a análise de antidepressivos em plasma humano, sendo observada uma maior dessorção em temperaturas mais altas, devido ao aumento da transferência de massa dos analitos, do recobrimento da barra \"home-made\" para o solvente de dessorção. / The development of different kinds of bars for stir bar sorptive extraction (SBSE) was described in this work. This technique has been applied for the extraction of organic compounds from aqueous matrices due to their sorption on the stir bar. Stir bars are composed of a magneto inserted into a glass tube and coated with a polydimethylsiloxane (PDMS) layer. SBSE presents many advantages over the conventional extraction techniques such as, solventless sample preparation, simple analytical instrumentation, reuse of stir bars and mainly the higher volume of coating when compared to solid phase microextraction. The bars have been developed with more selective phases, once the unique commercially available bar presents the disadvantage of being coated solely with PDMS polymer. The home-made stir bars were prepared using PDMS modified with different materials, often used in gas chromatography columns. The goal of this modification was to increase coating polarity and to improve efficiency and selectivity of the extraction for polar compounds. The developed bars were applied to the analysis of anticonvulsivant and antidepressant in human plasma and anthelmintic in bovine plasma. In all applications, the home-made bars showed better selectivity when compared to commercial bars. An interface for coupling SBSE to HPLC developed at Laboratory of Chromatography was also evaluated for antidepressant analysis in human plasma. This coupling presented satisfactory results, being desorption more efficient when high temperatures was used. Temperature increases affinity between analytes and desorption solvent.

Este trabalho teve por objetivo verificar a influência da agitação no cultivo em meio sólido, FES, quanto a crescimento microbiano, homogeneização do meio e remoção de calor. As correlações obtidas contribuem na definição de critérios para ampliação de escala da FES. O modelo adotado foi o cultivo do fungo Monascus sp. em arroz. Os experimentos foram conduzidos em reator tubular horizontal de 40 l, com agitação interna intermitente, camisa de resfriamento e vazão de ar de 2 l.min-1.Kgms-1. Os cultivos foram realizados com base num planejamento fatorial rotacional: 12 a 60 rotações das pás em 24 horas; 2 a 12 horas de intervalo entre os eventos de agitação. A intensidade do crescimento celular foi considerada com base no consumo de O2, produção de CO2 , concentrações de proteína e ergosterol. O consumo de O2 apresenta correlação de 81% com os padrões de agitação sendo que tanto o número de rotações quanto o intervalo entre os eventos de agitação influenciam negativamente o crescimento celular assim estimado. Por outro lado, a máxima velocidade de consumo de oxigênio, OUR, obtida por volta de 24 horas, em cultivos com menores intervalos entre os eventos de agitação, indica efeito positivo da agitação sobre a velocidade do crescimento de fungos em superfície, enquanto não ocorre compactação do meio de cultivo. Conclui-se, portanto, que a natureza do substrato empregado, arroz, cuja reologia é sensivelmente alterada pela agitação, contribuiu de modo deletério à respiração celular e que a adoção de reatores com agitação na FES, requer substrato com baixo teor de amido e elevado teor de fibras. As medidas de ergosterol apresentaram correlação de 85% com os padrões de agitação mostrando que o intervalo entre os eventos de agitação é o fator com maior impacto nesta resposta e os ensaios com maiores intervalos entre os eventos de agitação e maior número de voltas apresentaram concentrações aproximadamente dez vezes maiores de ergosterol em relação aos outros ensaios. Os coeficientes de variação de umidade em cinco pontos do reator representam a homogeneidade, pois relacionam-se com os padrões de agitação com correlação de 95%. / This investigation aimed to verify the influence of mixing microbial growth, medium homogenization and heat removal within a solid state fermentation (SSF) bioreactor. The correlations obtained will help to establish the scale-up criteria. The model system involved the cultivation of the fungi Monascus sp. on rice. The assays were performed in a 40 l bioreactor under internal intermittent mixing with a cooling jacket and an air flux of 2 l.min-1 kgdm-1. The cultivations followed a rotational factorial plan: 12 to 60 paddle revolutions in 24 hours; with an interval of 2 to 12 hours between mixing events. Cellular growth rate was estimated by O2 consumption, CO2 production, and protein and ergosterol concentrations. The O2 consumption showed an 81% correlation with the revolutions pattern, and both the number of revolutions and interval between mixing events, influenced cell growth negatively. The maximal oxygen consumption rate (OUR) was reached after about 24 hours in cultivations submitted to shorter intervals between mixing events which indicates a positive effect of shaking on the fungal growth rate on the particle surface, as long as no medium compaction occurs. Thus it was concluded that the kind of used substrate (rice), whose reology was perceptively modified by the mixing process, acted harmfully on microbial respiration. If mixing is to be used in SSF bioreactors, the substrate used should have a low starch content and a high fiber content Ergosterol content showed an 85% positive correlation with the revolution pattern, indicating that the interval between mixing events is the most important factor. Assays performed with longer intervals between mixing events and greater numbers of turns achieved about 10 times higher ergosterol concentration than the others. The coefficient of variation of the moisture at five sites of the reactor represents the homogeneity, since they are related to the revolution patterns by 95%.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência da intensidade de agitação e tipo de impelidor, bem como a estratégia de alimentação, em reator anaeróbio operado em batelada seqüencial, escala piloto (\'da ordem de\' 1 \'M POT.3\'), com agitação mecânica e em duas configurações: uma com biomassa granulada (ASBR) e outra com biomassa imobilizada em suporte inerte de espuma de poliuretano (ASBBR), aplicadas ao tratamento de esgoto doméstico. No estudo da intensidade de agitação e tipo de impelidor, para cada reator foram avaliadas três tipos de impelidores (turbina de pás planas, turbina de pás inclinadas 45º e hélice) associados a duas intensidades de agitação (40 e 80 rpm), obtendo uma combinação de 6 (seis) condições experimentais. A combinação da intensidade de agitação e tipo de impelidor que apresentou melhor desempenho no processo foi utilizado no estudo da estratégia de alimentação, na qual foi avaliada as seguintes condições: batelada alimentada durante 25%, 50%, 75% e 100% do ciclo. Os resultados obtidos permitiram concluir que: no ASBBR o aumento da intensidade de agitação de 40 rpm para 80 rpm permitiu uma melhoria nos fluxos de transferência de massa e, portanto, aumentou a velocidade de consumo de substrato; no ASBR o aumento da intensidade de agitação de 40 rpm para 80 rpm proporcinou uma desestabilização do sistema, provavelmente por causa da ruptura dos grânulos provocada pela maior agitação; os sistemas operados com impelidor do tipo hélice apresentaram vantagens, tais como: melhor eficiência de remoção de sólidos, maior valor da constante cinética de primeira ordem (melhor fluxo de transferência de massa e conseqüentemente maior consumo de substrato) e maior produção de alcalinidade, ou seja, maior estabilidade para o sistema; tanto o sistema ASBR como o ASBBR quando operados nas condições de batelada típica, batelada alimentada durante 50% e 75% do ciclo apresentaram melhores desempenhos no processo de tratamento, mostrando a flexibilidade operacional dos reatores anaeróbios operados em bateladas seqüenciais; e comparando os sistemas ASBBR e ASBR verificou-se que estes apresentaram comportamentos similares em todas as condições de operação de batelada alimentada avaliadas, não sendo possível, estatisticamente apontar um sistema com melhor desempenho. / The objective of this work was to assess the effect of the stirring speed, the type of impeller and the feed strategy in a mechanically stirred pilot-scale (\'da ordem de\' 1 \'M POT.3\') anaerobic sequencing batch reactor to two configurations: a containing granulated biomass (ASBR) and the other containing immobilized biomass (AnSBBR). Domestic wastewater was treated in 8-h cycles. Three impeller types (turbine with six-flat blades, turbine with six 45º-inclined blades and helix with three blades) were assessed at two different stirring speeds (40 and 80 rpm), totaling six experimental conditions. The stirring speed and the impeller that resulted in the best combination was used in work of the feed strategy . The reactors were operated at room temperature at four different feed strategies (fed batch during 25%, 50% and 75% of the cycle, and conventional fed-batch). The results allowed conclude that: in the AnSBBR increasing the stirring speed from 40 rpm to 80 rpm showed to improve mass transfer, with consequent increase in substrate consumption; in the ASBR increasing the stirring speed from 40 rpm to 80 rpm showed desestabilization in system, because of the disruption caused in the granules witth greater agitation; operation with the helix impeller showed some advantages over the turbine impellers, such as: improved efficiency in solids removal, higher value of the first order kinetic constant and higher alkalinity production; both for the ASBR as for the ASBBR the best performance in wastewater treatment was obtained when the reactors were operated at conventional batch, fed-batch during 50% and 75% of the cycle; no significant difference in performance was observed among these three conditions. Despite poor performance of the conventional fed-batch and fed-batch during 25% of the cycle compared to the other conditions, both these conditions presented operational stability. Hence, the anaerobic sequencing batch reactors presented operational flexibility as far as feed strategy is concerned.