Financiadora de Estudos e Projetos / FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um conversor CA-CC flyback trifÃsico, sem capacitor eletrolÃtico, com correÃÃo do fator de potÃncia, aplicado à iluminaÃÃo pÃblica utilizando LEDs de potÃncia. à realizada uma revisÃo sobre algumas das principais topologias presentes na literatura aplicadas em iluminaÃÃo com LEDs. TambÃm, à proposta a utilizaÃÃo de um conversor CA-CC com alimentaÃÃo trifÃsica, visando a retirada dos capacitores eletrolÃticos do conversor. A confiabilidade dos reatores eletrÃnicos pode ser aumentada com a retirada dos capacitores eletrolÃticos, tendo em vista que a vida Ãtil destes sofre forte influÃncia da temperatura de operaÃÃo. Um estudo acerca de conversores CA-CC trifÃsicos derivados da topologia buck-boost tambÃm à realizado, e uma topologia trifÃsica com um interruptor serà analisada. Um protÃtipo desta topologia à desenvolvido, e os resultados de simulaÃÃo e experimentais comprovam a viabilidade da utilizaÃÃo da mesma em reatores eletrÃnicos para LEDs. O protÃtipo apresenta potÃncia de saÃda de 54 W, com fator de potÃncia de atà 0,99 e rendimento de atà 77%, utilizando nÃcleos de ferrite comerciais de baixo custo e dependendo das condiÃÃes de operaÃÃo. Este protÃtipo pode operar em ampla faixa de tensÃes de entrada, alÃm de possuir uma estratÃgia de controle por modo corrente de pico, o que reduz os custos do projeto graÃas à utilizaÃÃo de um controlador de custo reduzido. / This paper presents the development of a three-phase AC-DC flyback converter with power factor correction without electrolytic capacitor, applied in street lighting using power LEDs. A review of some of the main topologies in the literature applied on LED lighting is performed. Furthermore, the using of an AC-DC converter with three-phase power supply, in order to withdrawal the electrolytic capacitors of the converter, is also proposed. The lifetime and reliability of AC-DC converters may be increased removing the electrolytic capacitors, considering that its lifetime has strong influence of the operating temperature. A study about three-phase AC-DC converters derived from the buck-boost topology is also performed, and a three-phase topology with one switch is analyzed. A prototype of this topology is developed, and the simulation and experimental results evidence the feasibility of using this technology in AC-DC converter LEDs. The prototype has an output power of 54 W, with power factor up to 0.99 and efficiency up to 77%, using low cost commercial ferrite core, and depending on the operating conditions. This prototype can operate in full-range of input voltages and also has a peak current control strategy, which reduces design costs due the using of a low cost controller.

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T02:22:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiIglia_RosanaAparecida_D.pdf: 4710349 bytes, checksum: 37403e2c6d7327bc8bcf0db8ad4d116c (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Os compostos fenólicos são amplamente utilizados, principalmente na produção de plásticos, resinas e na indústria petroquímica, gerando efluentes com alta toxicidade. Os tratamentos existentes, embora eficientes, demandam adição de grandes quantidades de reagentes, no caso da oxidação química, ou grandes áreas físicas, longos tempo de retenção e difícil controle do processo, no caso da degradação biológica. O objetivo deste trabalho é desenvolver e otimizar dois reatores eletroquímicos de fluxo utilizando anodos comerciais de óxidos de metais nobres para eletroxidação de fenol: um com anodo plano e outro com anodo tridimensional sendo ambos do tipo ADE® de Ti/RuO2 - TiO2. A inovação tecnológica deste processo de tratamento consiste no uso destes anodos usados em larga escala na indústria de álcalis e que além da alta resistência à corrosão e da boa atividade catalítica, podem ser confeccionados em diversos formatos e tamanhos. Este projeto foi desenvolvido em 4 etapas: 1) Construção dos reatores; 2) Estudo voltamétrico das reações do eletrodo; 3) Ensaios de eletroxidação de fenol e 4) Comparação do desempenho dos reatores. A caracterização e análise elementar do eletrodo tridimensional por MEV determinou sua composição como (TiO2)0,67-(RuO2)0,33 (mol%). Os ensaios de voltametria permitiram a atribuição de 3 picos das principais transições do rutênio, com base na literatura, para o eletrodo plano já que para o tridimensional estes picos foram suprimidos. Foi feita uma estimativa da área do eletrodo tridimensional como cerca de 3 a 4 vezes a área do plano. Foram iniciados então, os ensaios de eletroxidação de fenol nos reatores construídos em regime de recirculação. Avaliou-se a influência do potencial aplicado, da velocidade linear do fluido no reator sobre a constante cinética (KFAe) de oxidação de fenol e o consumo de energia elétrica. Sobrepotenciais mais positivos conduziram a maiores taxas de conversão de fenol atingindo um máximo em 2,5V. Com este sobrepotencial, o reator com anodo tridimensional apresentou uma taxa de 100% de conversão de fenol em apenas 3 horas de tratamento, enquanto que o reator com anodo plano atingiu 50 % de conversão em 3 horas e 62% em 5 horas de experimento. O mesmo comportamento foi observado para a redução de COT e DQO. O estudo da influência da velocidade linear para o reator com anodo tridimensional demonstra que a velocidade de eletroxidação de fenol aumenta quando a velocidade linear diminui, indicando que o tempo de residência da solução dentro do reator influencia no processo de eletroxidação de fenol. Este fato foi confirmado pela análise cinética e pelo monitoramento dos teores de COT e DQO, onde maiores valores de KFAe maiores reduções de COT e DQO foram obtidos para menores velocidades lineares. Para o reator com anodo plano não foi possível estabelecer uma tendência da velocidade de eletroxidação apenas com as curvas de decaimento, porém o cálculo das constantes cinéticas e a análise de COT e DQO demonstraram que velocidades lineares menores conduziram a resultados melhores. Com o anodo tridimensional, foi realizada uma estimativa de custo de processo para o potencial de 1,63V no qual 80% de fenol foi degradado. Nestas condições experimentais, obtém-se um consumo de 675 kWh.kg-1. No Brasil o valor médio do kWh industrial é de US$ 0,02, US$ 13,5 seria o custo da degradação de 1 kg of Fenol. Por este valor, poderiam ser tratados 10.000L de solução no caso de uma solução com concentração fenol de 100 mg.L-1. Comparando-se com o tratamento convencional de biodegração, o tratamento eletroquímico continua apresentando um custo alto, sendo assim ainda é necessário buscar melhorias no processo que conduzam a eficiência maior e diminuam o custo do processo / Abstract: Phenolic compounds are widely used by petrochemical industry. Plastics and resins manufacturing are responsible for the generation of large amounts of aqueous effluents containing phenol. Conventional biological treatment is a low yield process that demands large ponds and its operation generates huge amounts of sludge. Furthermore, chemical treatments present the drawback of storing and handling hazardous reactants. In this work an electrochemical process for phenol removal was designed and optimized. A flow cell reactor was developed using a flat and a three dimensional commercial oxide anodes, coated with RuO2 - TiO2. The whole investigation was carried out in four phases and comprised: 1. Flow reactor designing and setting up; 2. Voltammetric identification of redox couples of the anode coating; 3. Degradation of phenol solutions by controlled potential bulk electrolysis; 4. Reactors comparative performance study. Anodes oxide coating structure and composition were determined by MEV-EDS which revealed cracked-mud like topology with composition of (TiO2)0,67-(RuO2)0,33 (mol%). Voltammetric experiments identified three rutenium redox couples in the oxide coating. Based on the oxygen evolution reaction currents, the three-dimensional electrode area shown to be three times greater than the flat electrode area. In the controlled potential electrolysis, the role of potential and flow rate were evaluated and kinetic analysis of the electrochemical process lead to the calculation of the phenol degradation rate constants as a function of the variables above. By using potential of 2.5 V vs SCE, 100% of phenol present in solution was degraded in three hours of processing when the three dimensional electrode was mounted in the reactor. By using the flat anode only 50% was removed in the same experiment time. Similar behavior was observed for TOC and COD reduction. In the experiments in which the flow rate was used as the independent variable, it was observed that increased values of flow rate causes a reduction of phenol degradation rate. Kinetic analysis confirmed the observation, point to the conclusion that higher residence times increased the phenol conversion rate. By considering the energy consumption for a process conducted at 1.63 V, 675 kWh kg-1 of phenol was spent. Considering an average value for the kWh of US$ 0.02, 1Kg of phenol can be degraded by a cost of US$ 13.5. This means that 10,000 L of solution containing 100 mg L-1 of phenol can be treated by this price. By comparing with the cost of a biological treatment, further improvements are necessary prior to scale up the electrochemical process for industrial effluent treatment / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:38:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 05658.pdf: 8530941 bytes, checksum: b282ddd27857f084d4cbed7cbb66f409 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Orientadores: Newton Pimenta Neves Jr., Ennio Peres da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T18:18:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GaleanoEspinola_MichelOsvaldo_M.pdf: 4191812 bytes, checksum: e89fbfa6a03129b67376a8ea9d7227e6 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Em muitas usinas hidrelétricas, quando as afluências são maiores que a demanda de energia, uma parcela de água que ainda poderia ser utilizada para gerar eletricidade é desviada para o vertedouro e literalmente desperdiçada. Essa energia, cuja denominação é Energia Vertida Turbinável, poderia ser aproveitada para gerar algum outro produto ou vetor energético que possibilitasse seu armazenamento e posterior utilização, já que nessas ocasiões os reservatórios de água estão cheios. Este trabalho estuda a viabilidade técnica e econômica do aproveitamento da energia vertida turbinável da Usina Hidrelétrica de Itaipu para produção de hidrogênio eletrolítico que, juntamente com o nitrogênio do ar, é matéria-prima essencial para a síntese da amônia, utilizada na produção de fertilizantes nitrogenados. O custo mínimo de produção do hidrogênio eletrolítico foi estimado em US$ 0,246/m3 ou US$ 2,750/kg para uma planta com capacidade de produção de 55.000 m3/h, correspondendo a 247,5 MW de potência, proveniente de 82% de energia vertida turbinável e 18% de energia garantida. Junto a uma planta de hidrogênio eletrolítico com essa capacidade, é possível acoplar uma planta de amônia com produção de aproximadamente 500 t/dia, operando 350 dias/ano, com um custo de produção de aproximadamente US$ 562,81/t. Com esta capacidade é possível atender a 38,5% da demanda de amônia estimada para a região abrangida pelo projeto, de 1.300 t/dia. Atualmente a amônia está cotada no mercado brasileiro em torno de US$ 525,60/t. Portanto, conclui-se que a produção de amônia via associação de energia garantida e vertida turbinável junto à Usina Hidrelétrica de Itaipu não é viável economicamente no momento, o que pode ser acreditado principalmente ao elevado custo dos eletrolisadores importados. No entanto, com a instalação de uma planta de amônia via eletrólise da água junto à Usina Hidrelétrica de Itaipu seriam evitadas as emissões relacionadas ao uso do gás natural e, mesmo considerando as emissões de metano e dióxido de carbono do reservatório da usina haveria um decréscimo nas emissões anuais da ordem de 234 mil toneladas de carbono. Caso o projeto seja aprovado pelo Mecanismo de Desenvolvimento Limpo, essa diminuição do impacto ambiental representaria um montante anual de ¿ 3,8 milhões1, valor próximo a US$ 5,5 milhões ou R$ 9,9 milhões. Embora essa receita melhore o fluxo de caixa do projeto, ainda não seria suficiente para torná-lo viável economicamente em comparação com os processos de produção de amônia que utilizam gás natural a preços vigentes. / Abstract: In many hydroelectric power plants, when the inflows are greater than the demand for energy, a portion of the water that could be used to generate energy is diverted to the spillway and literally wasted. This energy, designated as "Spilled Turbinable Energy", could be used advantageously to generate other products or an energy vector that could be stored for later use, since in these occasions the dam is full. The present work studies the feasibility of using the spilled turbinable energy of the Itaipu Hydroelectric Power Plant to produce electrolytic hydrogen that, together with the nitrogen from air, is an important feedstock for the ammonia synthesis, used to produce nitrogen fertilizers. The minimum production cost of electrolytic hydrogen was estimated in US$ 0,246/m3 or US$ 2,750/kg, for a plant with capacity of 55 mil m3/h, which correspond to 247,5 MW of electrical power deriving from 82% of spilled turbinable energy and 18% of guaranteed energy. Next to that hydrogen plant it is possible to install an ammonia plant of approximately 500 t/day, operating 350 days/year, with a production cost of approximately US$ 562,81/t. This capacity is enough to supply 38,5% of the ammonia demand estimated for the region focused in the project, 1.300 t/day. Nowadays, ammonia is commercialized in the Brazilian market by approximately US$ 525,60/t. For that reason, it can be concluded that ammonia production through the association of spilled turbinable and guaranteed energy next to Itaipu Hydroelectric Power Plant is not economically feasible by the moment, mainly due to the high cost of imported electrolysers. Nevertheless, with the installation of an ammonia plant based on water electrolysis next to Itaipu Hydroelectric Power Plant, it could be avoided an annual carbon emission of 234 thousand tons, even considering methane and carbon dioxide emissions of the Itaipu's reservoir. If such project were approved by the Clean Development Mechanism, that environmental impact decrease would represent an amount of ¿ 3.8 million2, approximately US$ 5.5 million or R$ 9.9 million. Even with that revenue, the project would not be economically feasible yet, mainly because of the low prices of natural gas used as feedstock to produce ammonia nowadays. / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T04:10:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_JulioFabbri_M.pdf: 1119936 bytes, checksum: b7d227501e1ed76eea7d67d4202c9f92 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho foi comparado o desempenho de diferentes tipos de eletrodos de óxidos térmicos, sendo eles o 70TiO2/30RuO2, 60Ta2O5/40IrO2 e b-PbO2 na eletro-oxidação do herbicida 2,4-diclorofenoxiacético. Como eletrodo auxiliar foi utilizado uma placa de platina, e os experimentos se seguiram em meio aquoso, pH 3,5, solução de sulfato de potássio como eletrólito suporte. Os ensaios foram realizados usando valores constantes de densidades de correntes, impostas por um potenciostato/galvanostato PGSTAT 20 da Autolab. A redução da concentração do herbicida foi acompanhada por cromatografia líquida de alta performance e o carbono orgânico total obtido pelo equipamento TOC-5000A da Shimadzu. Durante os experimentos, o eletrólito foi amostrado em intervalos de tempo regulares e injetados no cromatógrafo para o estabelecimento de perfis de decaimento com o tempo de experimento.O material de eletrodo que apresentou o melhor desempenho na redução da concentração do 2,4-D e maior taxa de redução do carbono orgânico total foi o b-PbO2, sendo aplicado uma densidade de 50 mA cm-2 O eletrodo que mostrou o processo mais lento de oxidação foi 60Ta2O5/40IrO2 e, por esta razão, apresentou o maior número de compostos intermediários ao mesmo tempo na solução. Os sub-produtos da oxidação identificados foram alguns cloro derivados estáveis, como o 2- clorobenzoquinona (2-CBQ), 2-clorohidroquinona (2-CHQ), 4,6-diclororesorcinol (4,6-DCR), 2,4-diclororesorcinol (2,4-DCR), 2,4-diclorofenol (2,4-DCF). Os experimentos mostraram que a taxa de remoção do 2,4-D e de seus derivados depende tanto do material do eletrodo, quanto do valor da densidade de corrente empregada na eletrólise / Abstract: In this work the performance of different types of thermal oxide electrodes, which were the 70TiO2/30RuO2, 60Ta2O5/40IrO2 and b-PbO2 in the electro-oxidation of the herbicide 2,4- dichlorophenoxyacetic. A plate of platinum was used as auxiliary electrode, and the experiments were followed in water, pH 3.5, solution of potassium sulfate as electrolyte support. The tests were performed using constant values of density of current, imposed by a potenciostat / galvanostatic PGSTAT 20 from Autolab. The reduction of the concentration of the herbicide was monitored by high performance liquid chromatography and total organic carbon obtained by the equipment of the Shimadzu TOC-5000A. During the experiments, the electrolyte was sampled at regular time intervals and injected into the chromatograph for the establishment of profiles of decay with time of experiment. The material of electrode that showed the best performance in educing the concentration of 2,4-D and greater rate of reduction of total organic carbon was the -PbO2, applied a density of 50 mA cm-2. The electrode that showed a slowest process of xidation was 60Ta2O5/40IrO2 and, therefore, had the largest number of compounds intermediaries at the same time in the solution. The sub-products of oxidation were identified some chlorine stable derivatives, as the 2-chlorbenzoquinone (2-CBQ), 2-chlorhidroquinone (2- CHQ), 4.6-dichlorresorcinol (4,6-DCR), 2.4-dichlorresorcinol (2,4-DCR), 2.4-dichlorphenol (2,4- DCF). The experiments showed that the rate of removal of 2,4-D and its derivatives depends on the material of electrode, as the value of the density of current used in electrolysis / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T12:28:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Liao_AndreaAlexandra_M.pdf: 1150415 bytes, checksum: 7f49849ec15d16947244acfe4ba5c384 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A presença de ácidos húmico e o crescimento de algas em água de abastecimento e de piscinas geram subprodutos que são prejudiciais à saúde. Para controlar a concentração de ácidos húmico e algas, este trabalho apresenta um processo de eletro-oxidação usando anodos de diamante dopado com boro (DDB). Neste tratamento, a solução aquosa é percolada através de um reator tipo filtro-prensa, com anodo de DDB polarizado a corrente constante. Para caracterizar a eficiência do tratamento, foram monitoradas as concentrações de carbono orgânico total (COT), fenóis totais (FT), demanda química de oxigênio (DQO), atividade algal através da clorofila a e remoção da cor via UV-Vis. Nos experimentos iniciais, foi utilizada uma solução contendo apenas fenol. O reator foi operado em condições de controle da velocidade da reação de oxidação por transporte de massa. Com isso, obteve-se o coeficiente de transporte de massa do reator eletroquímico da ordem de 10-5 m s-1. A seguir, foram realizados experimentos em modo galvanostático, com volume de 3 L de água destilada, vazão de 820 L h-1, densidade de corrente constante igual a 30 mA cm-2, pH 7,2, temperatura de 30ºC, com adição de K2SO4 para obter uma condutividade de 20 mS. Neste eletrólito foram adicionados 50 mg L-1 de ácido húmico. Nestas condições, o acompanhamento dos valores de COT, DQO, FT e cor mostrou um decaimento seguindo uma cinética de pseudo-primeira ordem. Como experimentos finais, utilizou-se a água de lagoa com adição de ácido húmico sem, no entanto, fazer a correção da condutividade que ficou em 3,5 ms. Observou-se reduções significativas dos parâmetros analisados e o mesmo tipo de cinética / Abstract: The presence of humic acids and algae in supplying water and swiming pools may be harmful to the health. This work reports the results obtained in electrooxidation of humic acid and algae using a boron doped diamond (BDD) anode. In this treatment, the solution is percolated through a filter press reactor with a BDD anode polarized at constant current. The efficiency of the treatment was characterized by following concentrations of Total Organic Carbon (TOC), Chemical Oxygen Demand (COD), algae activity by a-chlorophyll indicator, Total Phenols (TP) and color by UV-Vis. In the first experiments a phenol solution was used and the reactor was operated in conditions of mass transfer control. Calculated mass transfer coefficients were around 10-5 m s-1. Then, experiments were run at controlled current with 3 L of destilled water, pH 7.2, in which 50 mg L-1 of humic acid was added plus K2SO4 for conductivity of 20 mS. Reactor flow rate of 820 L h-1, current density of 30 mA cm-2 and temperature of 30ºC were used. TOC, COD, TP and color were followed and concentrations decay showed a pseudo-first order kinetic. As final experiments, no corrections on the original conductivity solution values (3.5 mS) were done with pond water. By following the same parameters, substantial concentrations reduction were observed and the same type of kinetic / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Currently the development of ferritic alloys Cr-Mo more resistant to corrosion at high temperatures has been much in demand. An alloy widely used in the petrochemical industry is the 9Cr-1Mo alloy. The objective of this work is to study the effect of molybdenum content in the formation of deleterious phases and corrosion resistance alloys model Fe-Cr-Mo making a comparison with the commercial alloy 9Cr-1Mo. We used a program to determine the thermodynamic solubilization temperatures and banding of deleterious phases at temperatures 450-650  C. It was found that the condition solubilized in the model alloys had a ferritic structure. The addition of molybdenum promotes the emergence of intermetallic phases, increasing the presence of the same temperature range. The analysis by different techniques show that the precipitates formed in 9Cr-1Mo alloy are the type M23C6. We observed the formation of a harmful phase rich in molybdenum, the alloys model from the temperature of 450  C. The phase found was characterized as the μ phase. The studied alloys tend to form a passivation film, but which are not stable. The 9Cr-1Mo alloy showed the worst corrosion resistance condition in relation to the model alloys. Molybdenum contents of more than 5% by weight, enable increased formation of deleterious phases and does not promote improvements in corrosion resistance. Key words: Molybdenum, potentiodynamic polarization, P9, μ phase / Atualmente o desenvolvimento de ligas ferrÃticas Cr-Mo mais resistentes à corrosÃo em altas temperaturas tem sido muito solicitado. Uma liga muito utilizada na indÃstria petroquÃmica à a liga 9Cr-1Mo. O objetivo deste trabalho à estudar o efeito do teor de molibdÃnio na formaÃÃo de fases deletÃrias e na resistÃncia à corrosÃo em ligas modelo Fe-Cr-Mo fazendo um comparativo com a liga comercial 9Cr-1Mo. Utilizou-se um programa termodinÃmico para determinar as temperaturas de solubilizaÃÃo e as faixas de formaÃÃo das fases deletÃrias nas temperaturas de 450 a 650 ÂC. Constatou-se que na condiÃÃo solubilizada as ligas modelo apresentavam uma estrutura ferrÃtica. A adiÃÃo de molibdÃnio favorece ao surgimento de fases intermetÃlicas, elevando a faixa de temperatura de existÃncia das mesmas. As anÃlises de por diferentes tÃcnicas mostram que a os precipitados formados na liga 9Cr-1Mo sÃo do tipo M23C6. Observou-se a formaÃÃo de uma fase deletÃria, rica em molibdÃnio, nas ligas modelo a partir da temperatura de 450 ÂC. A fase encontrada foi caracterizada como sendo a fase Â. As ligas estudadas tendem a formar um filme de passivaÃÃo, mas que nÃo sÃo estÃveis. A liga 9Cr-1Mo apresentou a pior condiÃÃo de resistÃncia à corrosÃo em relaÃÃo Ãs ligas modelo. Teores de molibdÃnio superiores a 5%, em massa, possibilitam uma maior formaÃÃo de fases deletÃrias e nÃo promove melhorias na resistÃncia a corrosÃo. Palavras chaves: MolibdÃnio, PolarizaÃÃo potenciodinÃmica, P9, fase Â.

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T18:47:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_JulioFabbri_D.pdf: 3150048 bytes, checksum: a6e8c86adf90e906935345fabd317f0c (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um novo eletrodo de PbO2 eletrodepositado em titânio com uma pré camada de chumbo. As melhores condições para a obtenção da camada ativa e da pré camada foram exploradas em diferentes densidades de corrente, o tempo de cada processo foi alterado de maneira que a mesma carga fosse transferida. A solução utilizada na eletrodeposição foi 1 mol.L-1 Pb(NO3)2, acidificada com HNO3 até pH 1, na temperatura de 65 °C. A mesma solução foi utilizada para a deposição da pré camada de chumbo com uma corrente catódica e a deposição do revestimento de PbO2 com uma corrente anódica. As melhores condições de preparação foram obtidas à - 15 mA.cm-2 por 600 segundos, seguida por 30 mA.cm-2 por 1800 segundos. Com esses parâmetros o eletrodo apresentou um melhor desempenho no teste acelerado de tempo de serviço, principalmente quando comparado a um eletrodo onde a camada de PbO2 é eletrodepositada diretamente em titânio. Em comparação a um eletrodo com uma intercamada de platina, o sistema composto de Ti/Pb/PbO2 não apresentou diferenças significativas quanto aos valores das capacitâncias totais, 77 mF.cm-2 e 55 mF.cm-2 respectivamente. Além disso, o sistema sem Pt apresentou um melhor desempenho na degradação de uma solução contendo o corante preto remazol, uma característica atribuída à maior rugosidade ou "porosidade eletroquímica (?= 0,71)". A área ativa do eletrodo apresentou ser 3,5 vezes maior que sua área geométrica, uma grande vantagem para processos de eletroxidação de compostos orgânicos. O desempenho do sistema Ti/Pb/PbO2 foi melhor quando comparado ao eletrodo comercial de Ti/TiO2(0,7)/RuO2(0,3) (ADE) fornecido pela DeNora do Brasil na degradação de uma solução composta por um fármaco comercial com o princípio ativo amoxicilina. O decaimento da concentração do composto orgânico foi 2 vezes mais rápido em um densidade de corrente 3 vezes menor. O reator eletroquímico em fluxo de placas paralelas e auto bombeável foi projetado e montado com um anodo de Ti/Pb/PbO2 com 75 cm2. Soluções de glicerol e amoxicilina foram eletro degradadas nessa etapa do estudo. O decaimento do carbono orgânico total foi acompanhado, realizada a análise cinética obteve se constantes de velocidade para uma reação de primeira ordem. As constantes cinéticas obtidas nesses experimentos estão de acordo com os valores esperados, com uma ordem de grandeza de 10-6 m.s-1. As figuras de mérito em transferência de massa também foram obtidas por correlações de números adimensionais de Reynolds, Sherwood e Schimidt. O reator de placas paralelas e auto bombeável se apresentou como uma alternativa de configuração para reatores eletroquímicos / Abstract: We have developed a new PbO2 electrode by electrodeposition on titanium with a lead interlayer. Different current densities were used for obtaining the active layer and the lead interlayer, although the same charge was transferred by selecting the appropriate time interval. The solution used for electrodeposition was 1 mol l-1 Pb(NO3)2, acidified to pH 1 with HNO3 at 65 °C. The same solution was used for the deposition of the lead interlayer with a cathodic current and the deposition of the PbO2 coating with a anodic current. Best preparation conditions were obtained at - 15 mA.cm-2 for 600 seconds, followed by 30 mA.cm-2 for 1800 seconds. With these parameters the electrode showed better performance on an accelerated service life test, especially when compared to an electrode where the PbO2 layer was electroplated directly on titanium. Compared to the electrode with a platinum interlayer, the system Ti/Pb/PbO2 showed no significant differences in the values of total capacitance, 77 mF.cm -2 and 55 mF.cm-2 respectively. Furthermore, the system without Pt showed better performance in the degradation of a solution containing the dye Remazol black, a feature attributed to the higher roughness or "electrochemical porosity" (? = 0.71). The active surface area of the Ti/Pb/PbO2 electrode was 3,5 times greater than its geometric area, a great advantage for electrooxidation processes of organic compounds. The performance of the system Ti/Pb/PbO2 was better when compared to a commercial DSA type Ti/TiO2(0.7)/RuO2(0.3) supplied by DeNora of Brazil in the degradation of a solution containing amoxicillin. Concentration decay of the organic compound was 2 times faster at a current density 3 times smaller. A self pumped parallel plates flow electrochemical reactor was designed and mounted with a 75 cm2 Ti/Pb/PbO2 anode. Glycerol and amoxicillin solutions were electro-degraded in this experimental set up. Concentration decay of total organic carbon were followed and a kinetic analysis were performed which resulted in the calculation of first order rate constants. Kinetic constants obtained in these experiments are in agreement with the expected values with an order of magnitude of 10-6 m.s-1. Mass transfer figures of merit were also obtained by correlation of dimensionless numbers of Reynolds, Sherwood and Schimidt. The self pumped parallel plate reactor appears as an alternative configuration for flow electrochemical reactors / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Ennio Peres da Silva, João Carlos Camargo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T20:36:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GaleanoEspinola_MichelOsvaldo_D.pdf: 2380684 bytes, checksum: 237fb5f4242c156304a4744f7de92a00 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho faz, a partir da determinação do mercado paraguaio atual de hidrogênio usado como insumo químico, uma análise técnico-econômica da viabilidade de atender este mercado a partir do hidrogênio eletrolítico produzido com o uso da disponibilidade existente de eletricidade. Para isso, dois modos de operação da planta de produção industrial de hidrogênio eletrolítico, para os quais foi desenvolvido um modelo matemático para o dimensionamento deles, no qual foram consideradas as principais características e eficiências dos equipamentos que compõem as plantas industriais. Segundo os resultados do levantamento do mercado paraguaio atual de hidrogênio, os principais setores consumidores são os de síntese de ureia para uso agrícola e de metanol. A seguir foi realizada uma análise econômica da produção industrial desses produtos a partir de hidrogênio eletrolítico tendo sido verificado que a instalação de uma planta industrial de ureia para uso agrícola de 600 mil t?ano de capacidade visando atender o MERCOSUL oferece viabilidade econômica com TIR = 14%, VPL = US$ 28.691.471 e IL = 1,10 e TIR = 16%, VPL = US$ 31.560.620 e IL = 1,76 para os dois modos de operação da planta de amônia eletrolítica, respectivamente. Porém, a instalação de uma planta industrial de metanol sintético de 66 mil t?ano a partir de hidrogênio eletrolítico para atender os mercados paraguaio e brasileiro não oferece potencial econômico no Paraguai no momento para os dois modos de operação da planta de hidrogênio eletrolítico tendo sido verificado que o projeto tornar-se-á viável se o custo de produção do hidrogênio eletrolítico for US$ 1,50?kg ou a capacidade de produção da planta industrial de metanol for o dobro, ou seja, superior a 132 mil t?ano de metanol verificando-se que acima desse valor o custo de produção do hidrogênio eletrolítico cai consideravelmente correspondendo a um ganho de escala significativo / Abstract: From the evaluation of the current Paraguayan hydrogen market, this work aims to present a technical-economic feasibility analysis to satisfy this market with electrolytic hydrogen produced from available hydroelectricity. First of all, two operation modes of electrolytic hydrogen facility were proposed and a mathematical model was established considering the main features and efficiencies of the equipment that compose the industrial facilities. According to results of current Paraguayan hydrogen market evaluation, the main industrial sectors that consume hydrogen were urea and methanol synthesis. Secondly, an economic analysis of industrial production of those products from electrolytic hydrogen was carried out. The installation of a 600 thousands ton?year urea production facility using electrolytic hydrogen to supply the MERCOSUR market is economically feasible with IROR = 14%, NPV = US$ 28,691,471, PI = 1.10 and IROR = 16%, NPV = US$ 31.560.620, PI = 1.76 for both operation modes of electrolytic ammonia facilities, respectively. Nevertheless, the installation of a 66 thousands ton?year methanol production facility using electrolytic hydrogen to supply Paraguayan and Brazilian markets did not offer economic potential at the moment. To turn that project feasible, electrolytic hydrogen production cost should to be US$ 1.50?kg or methanol production capacity should to be higher than 132 thousands ton?year to decrease electrolytic hydrogen production cost due to economy of scale / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Rodnei Bertazzoli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T08:59:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pellegrino_RosangelaRodriguesLeme_D.pdf: 3578101 bytes, checksum: e26cca52f1def178a516a716cc961293 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: o I vermectin é um agente antiparasitário muito utilizado no combate a endo e ecto parasitas em animais e em humanos. O Ivermectin é encontrado comercialmente em soluções 1% em glicerol, conhecidas como Ivomec@, Eqva1an@, Cardomec@, Mectizan@, Zimectrin@, Heartgard@, Eqvalan@. Ivermectin é uma mistura de dois homólogos contendo mais de 80% Avermectin B1a [C4sH74014], e menos 20% Avermectin Blb[C47Hn014], com massa molecular de 871,10 e 861,10 g moI, respectivamente. Como estes compostos apresentam alto peso molecular, o tratamento biológico não é eficiente para sua degradação. Este efluente pode ser tratado por incineração ou hidrólise alcalina em alta temperatura. Neste estudo utilizou-se uma amostra real de um efluente proveniente de uma industria veterinária produtora do IVOMEC@, com a finalidade de desenvolver um processo alternativo para o tratamento deste efluente. Para isso foi necessário desenvolver e otimizar um reator fotoeletroquímico em escala piloto para o estudo da degradação do I vermectin contido neste efluente. A degradação do Ivermectin foi conduzida através da eletrólise a corrente constante de um volume de 20 litros do efluente contendo aproximadamente 4 rng.L-1 de Ivermectin, por um tempo / Abstract: Ivermectin is widely used as an antiparasitic agent against endo and ectoparasites of animaIs and humans; it has a broad spectrum of activity at low dosage levels. Commercial products (Ivomec@, Eqvalan@, Cardomec@~ Mectizan~ usually contain 1% of Ivermectin in glycerol formulation. Ivermectin is a rnixture oftwo homologs containing more than 80% Avermectin B1a [C48H74014]~ and less than 20% Avermectin B1b[C47H72014], with 871.10 and 861.10 molecular weights respectively. As the compounds present high molecular weight, the conventional biological treatment is not efficient for their degradation. The current methods of Ivermectin degradation are incineration or alkaline hidrolysis at high temperatures. In this study, industrial samples of wastewater ftom a veterinary industry, containing Ivermectin, ftom the region ofCampinas were collected. The main goal ofthe present study w~ to develop and to optimize a photoelectrochemical reactor , in a pilot scale, for the treatment oj eftluent containing Ivermectin. The photoelectrochemical treatment was carried out in a flow cefi reactor, and commercia DSA@ type electrodes with nominal composition of 70Ti02/ 30Ru02~ were used as anodes, and ~ Ti screen as cathode / Doutorado / Engenharia de Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica