Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-06T19:10:49Z No. of bitstreams: 1 JOSELITO BARBOSA DA SILVA - TESE PPGEP 2009..pdf: 24353415 bytes, checksum: af00c2bf379ee7a0fedb0f2e9164b959 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-06T19:10:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSELITO BARBOSA DA SILVA - TESE PPGEP 2009..pdf: 24353415 bytes, checksum: af00c2bf379ee7a0fedb0f2e9164b959 (MD5) Previous issue date: 2009-12-17 / CNPq / Capes / Com aplicação nos mais variados setores, os materiais cerâmicos podem ser utilizados para fabricação de utensílios domésticos, materiais para construção civil e até mesmo revestimento de naves espaciais. Na fabricação de tijolos cerâmicos (por exemplo, na conformação e/ou secagem) podem surgir danos estruturais como trincas, deformações e empenamentos que diminuem a qualidade do produto final. A secagem é um processo termodinâmico, no qual ocorre a redução do teor de umidade do sólido, mediante o fornecimento de energia ao mesmo. Com o estudo das simulações computacionais capazes de prever o comportamento de variáveis como teor de umidade, temperatura e tensões no interior dos tijolos cerâmicos, é possível obter um processo de secagem mais rápido e otimizado, evitando desperdícios de matérias-primas e economia de combustíveis. Buscando melhorias para o processo de secagem de tijolos cerâmicos, este trabalho apresenta um estudo numérico e experimental da secagem de tijolos vazados. Um modelo matemático tridimensional transiente é apresentado para predizer a transferência de massa e calor e simular a distribuição do teor de umidade, temperatura no interior do sólido, considerando simetria em torno do centro do sólido, propriedades termofísicas constantes e variação de volume (encolhimento). Para validação da metodologia numérica foram realizados experimentos de secagem com tijolos cerâmicos vazados industrial de oito furos doados pela Cerâmica Cincera, localizada no município de Santa Rita-PB. Nos experimentos, foram usadas temperaturas de secagem de 50, 60, 70, 80, 90 e 100°C. Verificou-se que para temperaturas de 50 e 60°C e umidades relativas de 20,8% e 13,5% respectivamente a velocidade de secagem é menor, diminuindo os riscos de defeitos no produto. Já nas temperaturas de secagem de 80, 90 e 100°C, surgem altos gradientes de temperatura e umidade no interior do tijolo que geram tensões termo-hídricas, ocasionando grandes fissuras e trincas, principalmente nas regiões dos vértices e paredes internas dos furos principalmente no início do processo, diminuindo aparentemente com o tempo de processo devido as contrações da camada exterior e superior. / With application in various sectors, the materiais can be used for the manufacture of household goods, building materiais and even coating of spacecraft. In the manufacture of bricks (for example, the conformation and / or drying) may cause damage to structural cracks, distortion and warping that diminish the quality of the final product. Drying is a thermodynamic process, which is reducing the moisture content of the solid, by providing energy to it. Through the study of computer simulations can predict the behavior of variables such as moisture, temperature and stress inside the bricks, you can get a drying process faster and optimized, avoiding wastage of raw materiais and fuel economy. Seeking improvements to the drying process of clay bricks, this paper presents a numerical and experimental study of the drying process of a hollow brick. A three-dimensional transient mathematical model is presented to predict the mass transfer and heat to simulate the distribution of moisture content, temperature inside the solid, considering the symmetry around the center of the solid, constant thermophysical properties and volume change (shrinkage). For validation of the numerical experiments were carried out with drying hollow bricks industrial donated by eight holes "Cerâmica Cincera", located in Santa Rita-PB. In the experiments, were used drying temperatures of 50, 60, 70, 80, 90 and 100°C. It was found that for temperaturas of 50 and 60°C and relative humidity of 20,8% and 13,5% respectively the drying rate is lower, reducing the risks of product defects. Already at the drying temperatures of 80,90 and 100°C, there are high gradients of temperature and humidity inside the brick tensionally thermal water, causing large cracks and broken, especially in the corners and the inner walls of the holes especially in the initial process, apparently reducing the processing time because thecon tractions of the outer layer and above.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-30T14:53:05Z No. of bitstreams: 1 ADRIANO SANT'ANA SILVA - PPGEP TESE 2011..pdf: 12696755 bytes, checksum: 3f702ca1b940a9bb7e2fc2feb1499709 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-30T14:53:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ADRIANO SANT'ANA SILVA - PPGEP TESE 2011..pdf: 12696755 bytes, checksum: 3f702ca1b940a9bb7e2fc2feb1499709 (MD5) Previous issue date: 2011-04 / Capes / 0 biodiesel é um biocombustível proveniente de fontes renováveis, tais como óleos vegetais e gordura animal, e que foi proposto como alternativa ao óleo diesel derivado do petróleo. Normalmente, este biocombustível é obtido a partir do óleo de soja, por meio da reação de transesterificação, a qual faz uso de catalisadores homogéneos alcalinos que ao término da reação não são reutilizados e ainda exigem matéria prima refinada e isenta de água. Diante disso, o uso de catalisadores heterogéneos tem-se consolidado cada vez mais no meio académico e industrial pela possibilidade do seu reuso e por permitir o uso de diferentes fontes lipídicas. Ademais, a busca por fontes lipídicas de menor custo, como óleo de algodão, e que não concorram com outros seguimentos industriais, como a indústria de alimentos, tornou-se foco atual de diversas pesquisas. Sendo assim, o objetivo desta tese foi sintetizar, caracterizar e avaliar os catalisadores suportados M0O3-MCM-41 e NiOMCM-41 nas reações de transesterificação e esterificação, etílica e metílica do óleo de algodão, usando sistema reacional estático. O suporte MCM-41 foi obtido pelo método de síntese a temperatura ambiente. Os catalisadores foram sintetizados pelo método de dispersão física em três concentrações distintas (1, 3 e 5% em massa) e foram caracterizados por DRX, FTIR, análise textural e EDX. Por meio de um planejamento fatorial 23 avaliou-se os efeitos das variáveis independentes: temperatura, razão molar de óleo: álcool e concentração de catalisador, sobre as variáveis dependentes éster e de triacilglicerídeo, na reação de transesterificação. Na reação de esterificação avaliou-se os efeitos destas variáveis sobre a conversão dos ácidos graxos livres em éster. Os resultados de caracterização indicaram que a fase hexagonal da MCM-41 foi obtida e que o procedimento de dispersão física dos óxidos foi viável para síntese dos catalisadores em estudo. Nos testes catalíticos o catalisador 5%Mo03-MCM-41 apresentou os melhores resultados para a transesterificação etílica e metílica; e esterificação metílica, com conversão de cerca de 53, 48,1 e 78,7%, respectivamente. Para a reação de esterificação etílica o catalisador 3%Mo03-MCM-41 apresentou o maior conversão, cerca de 67,9%. O catalisador NiO-MCM-41 não apresentou atividade catalítica nas reações estudadas. A temperatura, de acordo com o planejamento experimental foi a variável de maior influência nas reações de transesterificação e esterificação. As reações conduzidas em sistema estático foram viáveis para a obtenção do biodiesel / Biodiesel is a biofuel produced from renewable sources such as vegetable oils and animal fat, which was proposed as an alternative to petroleum diesel. Typically, this biofuel is made from soybean oil, by transesterification with alkaline homogeneous catalysts that at the end of the reaction are not reused and still require refined oil. Thus, the use of heterogeneous catalysts has been increasingly in industry by the possibility of its reuse and for allowing the use of different lipid sources. Furthermore, the search for low cost lipid sources, such as cottonseed oil, has become the current focus of several studies. Therefore, the objective of this thesis was to synthesize, characterize and evaluate the catalysts M0O3-MCM-41 and NiO-MCM-41 in ethyl and methyl, transesterification and esterification reactions of cottonseed oil, using a static reaction system. The support MCM-41 was obtained by synthesis at room temperature. The catalysts were synthesized by the method of physical dispersion in three different concentrations (1, 3 and 5% in weight) and were characterized by XRD, FTIR, EDX and textural analysis. Through a 23 factorial design the effects of independent variables: temperature, molar ratio of oil: the percentage of alcohol and catalyst on the dependent variables éster and triglycerides in the transesterification reaction, were evaluated. In the esterification reaction the effects of these variables on the conversion of free fat acid was evaluated. The characterization results indicated that the hexagonal phase of MCM-41 was obtained and the procedure of physical dispersion of the oxides was viable for the synthesis of the catalysts under study. In the catalytic tests the catalyst 5%Mo03-MCM-41 showed the best results for the methyl and ethyl transesterification and for methyl esterification, with conversion of about 53, 48.1 and 78.7%, respectively. For the reaction of ethyl esterification, the catalyst 3%MoC«3-MCM-41 showed the highest conversion, about 67.9%. The catalyst NiO-MCM-41 showed no catalytic activity. The temperature, according to the experimental design, was the variable that most influenced the reactions.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4983.pdf: 2300350 bytes, checksum: d86b92bce6ba28c7a9e288585bab12f1 (MD5) Previous issue date: 2013-02-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / The increasing concern about environmental impacts caused by human activities has led scientists to look for ways to settle the situation. As regards chemical industries, one of the main focuses of this concern is the energy saving. Over several studies down the years, the idea of Pinch technology has risen up as one of the main and most efficient techniques of energy integration so far. It is based on the division of the problem into two systems starting from Pinch point, in which retrofits and/or synthesis of heat exchanger networks are realized separately, grounded on Thermodynamics principles. Nevertheless, at times, the calculation needed for this methodology can be tedious and time consuming. For that effect, there is the need to use software s to execute faster the initial calculations that Pinch method demands, in order to make it easier the future project of heat exchanger networks. The purpose of this work was to create a computer program in Scilab® language, for application of basic principles of Pinch analysis. Five case studies were presented to illustrate and test the performance of the new program. Furthermore, some of the main properties of this technique are presented, proving to be very interesting and inspiring for the rising or new researches in the area. From this work, it can be concluded that Pinch analysis is a relatively simple and efficient way to the retrofit and synthesis of heat exchanger networks, being able to be used in the solution of a several range of problems. Thus, energy savings associated to capital savings are possible, making it easier to exist a quality deal between the environment and profitability of chemical industries. Besides, the new program implemented in Scilab® has shown up to be a really efficient tool in the application of the method, facilitating the learning of users recent presented to Pinch technology and also being useful to more experienced designers, presenting satisfactory results regarding energy optimization of processes. / A crescente preocupação com impactos ambientais causados por atividades humanas tem levado cientistas a buscar alternativas para amenizar a situação. No que se refere a indústrias químicas, um dos focos principais dessa preocupação é a economia de energia. Através de vários estudos realizados ao longo dos anos, surgiu então a ideia da tecnologia Pinch, uma das principais e mais eficientes técnicas de integração energética existente. É baseada na divisão do problema em dois sistemas através do ponto Pinch, nos quais são realizados reprojetos e/ou sínteses de Redes de Trocadores de Calor (RTC) separadamente, fundamentados em princípios da Termodinâmica. No entanto, por vezes, os cálculos necessários a essa metodologia podem ser demorados e tediosos. Por esta razão, há a necessidade do uso de softwares para efetuar mais rapidamente os cálculos iniciais do método Pinch, facilitando, então, o futuro projeto de redes de trocadores de calor. O objetivo deste trabalho foi criar um programa computacional em linguagem Scilab®, para aplicação dos princípios básicos da análise Pinch. Cinco estudos de caso foram apresentados para ilustrar e testar o desempenho do novo programa. Ademais, são apresentadas algumas das principais propriedades relativas a esta técnica, mostrando-se bastante interessantes e inspiradoras para a realização de novas pesquisas dentro da área. Através deste trabalho, conclui-se que a análise Pinch é uma maneira relativamente simples e eficaz para síntese de RTC, podendo ser utilizada para a resolução de uma vasta gama de problemas. Desta forma, é possível uma recuperação energética aliada à economia de capital, possibilitando um acordo de qualidade entre meio ambiente e lucratividade das indústrias químicas. Ademais, o programa computacional implementado em Scilab® mostrou-se uma ferramenta bastante eficiente para aplicação do método, facilitando o aprendizado da tecnologia Pinch por usuários iniciantes e também sendo útil para projetistas mais experientes, apresentando resultados satisfatórios no que se refere à otimização energética do processo.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-07-12T16:52:44Z No. of bitstreams: 1 DÉBORA RAFAELLY SOARES SILVA - TESE PPGEP 2015..pdf: 18616909 bytes, checksum: e766f3d64eb7450cdc52ef1218724074 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-12T16:52:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DÉBORA RAFAELLY SOARES SILVA - TESE PPGEP 2015..pdf: 18616909 bytes, checksum: e766f3d64eb7450cdc52ef1218724074 (MD5) Previous issue date: 2015-08 / O gergelim é uma cultura bastante adaptada às condições edafoclimáticas do Nordeste, confígurando-se como um excelente potencial económico para esta região, entretanto, as sementes perdem rapidamente a viabilidade quando manipuladas e armazenadas sem os devidos cuidados, sendo necessário o uso de técnicas que preservem a qualidade dessas sementes ao longo do armazenamento. Assim, objetivou-se com este trabalho determinar as propriedades físicas, bem como, o estudo da cinética de secagem desta oleaginosa quando submetida às temperaturas de 30, 35, 40 e 45°C aplicando diferentes modelos matemáticos aos dados observados, além de obter as propriedades termodinâmicas durante a secagem. As sementes de gergelim cultivar BRS Seda foram caracterizadas fisicamente quanto a sua forma, tamanho, volume, área superficial, massa especifica, circularidade, esfericidade e a massa de 1000 sementes. As sementes foram submetidas à secagem em um secador de leito fixo, nas temperaturas de 30, 35, 40 e 45 °C. Os dados experimentais de secagem das sementes de gergelim em camada fina foram ajustados às equações de Page, Henderson e Pabis, Lewis, Cavalcanti Mata, Thompson e Midilli. Com base nos resultados obtidos para o ângulo de repouso das sementes de gergelim, pode-se afirmar que esta cultivar apresenta uma boa fluidez, favorecendo o processamento deste produto. Com relação à massa de mil sementes, verifica-se que a cultivar avaliada atende satisfatoriamente aos padrões exigidos pelo mercado. A melhor predição ao processo de cinética de secagem foi obtida pelo modelo de Cavalcanti Mata. O aumento da temperatura do ar de secagem promoveu o aumento da difusividade das sementes e da energia livre de Gibbs e reduziu os valores das propriedades de entalpia e entropia. / Sesame is a crop very adapted to the edaphoclimatic conditions of the Northeast, constituting as an excellent economic potential for this region, however, the seeds lose the viability quickly when manipulated and stored without the proper care, being necessary the use of techniques that preserve the quality of these seeds throughout the storage. The objective of this study was to determine the physical properties and the drying kinetics of this oil when subjected to temperatures of 30, 35, 40 and 45 ° C, applying different mathematical models to the observed data. thermodynamic properties during drying. Silage BRS sesame seeds were physically characterized as to their shape, size, volume, surface area, specific mass, circularity, sphericity and the mass of 1000 seeds. The seeds were dried in a fíxed bed dryer at temperatures of 30, 35, 40 and 45 ° C. Experimental drying data of the thin layer sesame seeds were adjusted to the equations of Page, Henderson and Pabis, Lewis, Cavalcanti Mata, Thompson and Midilli. Based on the results obtained for the angle of repose of the sesame seeds, it can be stated that this cultivar presents an excellent flowability, favoring the processing of this product. With respect to the mass of one thousand seeds, it is verified that the evaluated cultivar satisfies to the standards demanded by the market. The best prediction to the drying kinetic process was obtained by Cavalcanti Mata model. Increasing drying air temperature promoted increased seed diffusivity and Gibbs free energy and reduced enthalpy and entropy values.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-07-12T17:08:09Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ PINHEIRO LOPES NETO - TESE PPGEP 2009..pdf: 23810467 bytes, checksum: e50a917ae6d8753266701669df9c50a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-12T17:08:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ PINHEIRO LOPES NETO - TESE PPGEP 2009..pdf: 23810467 bytes, checksum: e50a917ae6d8753266701669df9c50a1 (MD5) Previous issue date: 2009-10 / Para que um projeto econômico e seguro de silos verticais seja desenvolvido, é necessário que fatores como fluxo e cargas sejam criteriosamente avaliados. Portanto, como objetivo principal desta pesquisa destaca-se a mensuração e análise das forças de atrito nas paredes de um silo cilíndrico de fundo plano. Para a medição das forças de atrito foram utilizados dois conjuntos de três células de carga e um sistema de aquisição de dados. O silo foi carregado concêntrica e excentricamente com areia seca para duas diferentes relações HJDC (0,8 e 1,6) e descarregado concentricamente e a partir de seis excentricidades através de orifícios de 80 mm de diâmetro. Os resultados evidenciam que o modelo de silo-piloto é adequado para a medição das forças de atrito nas paredes e que a sua distribuição é mais regular quando descarregado através das descargas combinadas 50-50% e 7575%. Entretanto, estas descargas produziram elevados valores de força de atrito nas paredes. / For economic e safe design of vertical silos, factors such as flow and loads conditions must be carefully analyzed. The aim of this research were to measure and analyze the friction forces in cylindrical silo wall with flat bottom. For friction load measurement two set of three load cells and a data logger were used. The silo was centric and eccentric filled with dry sand to two different Ho/Dc rations (0,8 e 1,6) and was unloaded either centrically or at six different eccentric locations through circular orifices with a diameter of 80 mm. The results showed mat the model of the cylindrical silo can be used to evaluate the friction forces in silo walls and a regular friction load distribution occurred when the silo was emptied either 50-50% or 75-75% discharge conditions. However, these discharge conditions produced high values of friction force in silo walls.

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / Extratos, óleos essenciais e compostos químicos isolados de origem vegetal têm sido cada vez mais utilizados, não só como matéria-prima para indústrias de diversos ramos, mas também como alternativa no tratamento de problemas da saúde pela população em geral. Considerando a expressiva importância de produção destas substâncias com qualidade elevada e preço acessível, o presente trabalho teve como objetivo a análise técnica e econômica na obtenção de compostos bioativos a partir das espécies vegetais Artemisia annua e Varronia curassavica. Visando selecionar e testar três tecnologias de extração ambientalmente sustentáveis, dióxido de carbono supercrítico, maceração a frio com o solvente etanol e destilação com arraste a vapor, um protocolo de alto rendimento e baixo custo para obtenção de compostos bioativos de plantas foi proposto. Para a extração com dióxido de carbono supercrítico foi realizada a investigação da influência da temperatura, pressão e volume de cossolvente (etanol) no rendimento de extração e pureza dos extratos. Três experimentos com delineamento inteiramente casualizado em arranjo fatorial foram realizados. Para o experimento com A. annua foram testadas 3 temperaturas (40/50/60 ºC), 3 pressões (200/250/300 bar) e 3 níveis de cossolvente (0/15/25%); e para V. curassavica 2 temperaturas (40/60 ºC), 5 pressões (100/150/200/250/300 bar) e extração fracionada. As extrações com destilação por arraste a vapor foram conduzidas à pressão ambiente por 3 - 4 h. E a maceração a frio com etanol foi realizada em série, a pressão ambiente por 6 h, condições estas as ótimas referenciadas. Ao fim dos experimentos os rendimentos e pureza dos extratos e óleo essencial foram comparados e utilizados para a implementação de indústrias de produção de biocompostos utilizando as tecnologias testadas. Por meio de pesquisa de custos envolvidos na implementação do projeto, uso de planilhas no Microsoft Office Excel, do Software SuperPro Designer® e do Aplicativo Web $AVEPI, foi possível estimar os Custos de Produção e Manutenção, Capital Fixo Direto, e, na sequencia simular computacionalmente os cenários econômicos, gerando os indicadores de viabilidade e riscos de implantação das indústrias de extração de artemisinina à partir de A. annua, e óleo essencial à partir de V. curassavica. Observou-se que a extração de artemisinina com dióxido de carbono supercrítico obteve menores rendimentos de extrato que a extração com etanol, porém com maior pureza do composto alvo e custos menores de produção. Na produção de óleo essencial de V. curassavica a extração com dióxido de carbono supercrítico alcançou os mesmos rendimentos e pureza obtidos por destilação com arraste a vapor. No cenário estudado os custos de operação e manutenção da produção de extratos com etanol, dióxido de carbono supercrítico, para A. annua, e dióxido de carbono supercrítico para V. curassavica, revelaram ser maiores que o preço de revenda dos extratos. Para a planta A. annua tais resultados foram atribuídos aos altos custos da matéria-prima, e para V. curassavica aos baixos rendimentos de extrato. O projeto de investimento utilizando destilação com arraste a vapor para obtenção de óleo essencial de V. curassavica mostrou ser promissor devido à alta rentabilidade e baixo risco associado nos senários previstos. / Extracts, essential oils and isolated chemical compounds of vegetable origin have been increasingly used, not only as raw material for industries of different branches, but also as an alternative in the treatment of health problems by the population in general. Considering the expressive importance of producing these substances with high quality and affordable price, the present work had the objective of the technical and economic analysis in obtaining bioactive compounds from the plant species Artemisia annua and Varronia curassavica. Aiming to select and test three environmentally sustainable extraction technologies, supercritical carbon dioxide, cold maceration with the ethanol and steam distillation, a protocol of high yield and low cost to obtain bioactive compounds of plants was proposed. For the supercritical carbon dioxide extraction, the influence of temperature, pressure and volume of cosolvent (ethanol) on the extraction yield and purity of the extracts was investigated. Three experiments with a completely randomized design in factorial arrangement were performed. For the A. annua, three temperatures (40/50/60 ºC), 3 pressures (200/250/300 bar) and 3 levels of cosolvents (0/15/25%) were tested; and for V. curassavica 2 temperatures (40/60 ºC), 5 pressures (100/150/200/250/300 bar) and fractional extraction. The extractions with steam distillation were conducted at ambient pressure for 3 - 4 h, and cold maceration with ethanol was carried out in series, at ambient pressure for 6 h, conditions being the best referenced. At the end of the experiments the yields and purity of the extracts and essential oil were compared and used for the implementation of industries of biocomposites production using the technologies tested. Through the research of costs involved in the project implementation and the use of spreadsheets in Microsoft Office Excel, it was calculated the Costs of Production and Maintenance and Direct Fixed Capital; on the sequence, using the Software SuperPro Designer® and the Web Application $AVEPI, the computational simulations were conducted generating the economic indicators on the feasibility and risks of implantation of the industries of extraction of artemisinin from A. annua, and essential oil from V. curassavica. It was observed that the extraction of artemisinin with supercritical carbon dioxide obtained lower yields of extract than the extraction with ethanol, but with higher purity of the target compound and lower costs of production. In the production of essential oil of V. curassavica the extraction with supercritical carbon dioxide reached the same yields and purity obtained by steam distillation. In the scenario studied the costs of operation and maintenance of the production of extracts with ethanol, supercritical carbon dioxide for A. annua, and supercritical carbon dioxide for V. curassavica, were shown to be greater than the revenue price of the extracts. For the A. annua plant, these results were attributed to the high costs of the raw material, and to V. curassavica the low yields of the extract. The investment project using steam distillation for the obtaining of V. curassavica essential oil showed to be promising due to the high profitability and low risk associated in the expected scenarios.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2017-12-12T20:48:31Z No. of bitstreams: 1 JAIR STEFANINI PEREIRA DE ATAÍDE – TESE (PPGEP) 2014.pdf: 4947088 bytes, checksum: 8019d110744376ffaadc9a31152768ad (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-12T20:48:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JAIR STEFANINI PEREIRA DE ATAÍDE – TESE (PPGEP) 2014.pdf: 4947088 bytes, checksum: 8019d110744376ffaadc9a31152768ad (MD5) Previous issue date: 2014-10-24 / O aumento na demanda por produtos alimentícios por parte da população requer uma indústria alimentícia moderna e de qualidade, na qual se faz necessário avaliar e ter conhecimento profundo, dentre outras coisas, das propriedades termofísicas dos alimentos, principalmente daqueles submetidos a uma tecnologia de conservação pelo uso do calor. Neste estudo, o fenômeno da difusão transiente de calor foi estudado em gêneros alimentícios pastosos contidos em recipientes com forma geométrica arbitrária. Dessa forma, tem-se o intuito de disponibilizar as análises das implicações da consideração de uma difusividade térmica constante (ou dependente da temperatura média) no estudo de transferência de calor durante a pasteurização de produtos cuja forma possa ser obtida pela revolução de áreas planas. Em adição, propôs que a difusividade térmica seja uma função da temperatura local no interior do produto, possibilitando uma maior precisão na descrição da transferência de calor. Para isso, foi discretizada e resolvida numericamente a equação de difusão escrita em coordenadas generalizadas, através do método dos volumes finitos, com uma formulação totalmente implícita, para condições de contorno de primeiro tipo. O código computacional foi desenvolvido em FORTRAN, usando o estúdio CVF 6.6.0, na plataforma Windows XP. As ferramentas numéricas foram validadas através de dados obtidos na literatura para o cilindro infinito. Para comprovação da eficiência do método de pasteurização realizou-se análises físico-químicas e microbiológicas antes e após o tratamento térmico. A análise e comparação dos resultados mostraram que ocorre uma redução dos micro-organismos totais, sem proporcionar tanta alteração nutricional, particularmente no valor proteico das polpas, proporcionando segurança alimentar com um menor gasto energético. Bem como, uma vez conhecida a expressão da difusividade térmica em função da temperatura local, é possível definir o tempo necessário para que o alimento acondicionado em um recipiente com uma geometria qualquer e simetria de revolução, entre em equilíbrio térmico com uma temperatura previamente definida, através de simulações. Dessa forma, torna-se desnecessário a realização de experimentos a cada vez que um novo recipiente for utilizado para acondicionar o produto. / The increase in demand for food products by the population requires a modern and quality food industry, where it is necessary to evaluate and have deep knowledge, among other things, the thermophysical properties of foods, especially those subjected to a conservation technology by use of heat. In this study, the phenomenon of transient heat diffusion was studied in pasty foodstuffs in containers of arbitrary geometric shape. Thus, it has been the aim of the analysis of the implications of an account (or dependent on the average temperature) to study the transfer of heat during pasteurisation of products whose shape can be obtained by the flat areas provide thermal diffusivity constant revolution. In addition, proposed that the thermal diffusivity is a function of the local temperature inside the product, providing greater precision in the description of the heat transfer. For it was discretized and numerically solved the diffusion equation written in generalized coordinates by the finite volume method with a fully implicit formulation for boundary conditions of the first kind. The computer code was developed in FORTRAN, using the CVF Studio 6.6.0 on Windows XP platform. The numerical tools were validated using data from the literature for the infinite cylinder. To prove the efficiency of the pasteurization method was carried out physicochemical and microbiological before and after heat treatment analysis. The analysis and comparison of the results showed that a reduction in total micro-organisms occurs, without providing much nutritional changes, particularly in the pulp protein value of providing food security to a lower energy expenditure. And, once known the thermal diffusivity of the expression depending on the local temperature, it is possible to set the time required for the food packed in a container with any geometry and symmetry of revolution, comes into thermal equilibrium with a previously set temperature, through simulations. Thus, it becomes unnecessary to perform experiments each time a new container is used for packaging the product.

Submitted by Kátia Oliveira (katiadionisio@yahoo.com.br) on 2017-10-11T14:01:46Z No. of bitstreams: 1 Tese (Oliveira, KD).pdf: 7712617 bytes, checksum: c39a9ee83f33d05d99d354f6a524019f (MD5) / Rejected by Ronildo Prado (producaointelectual.bco@ufscar.br), reason: Faltou inserir a carta de aprovação on 2017-10-11T18:32:06Z (GMT) / Submitted by Kátia Oliveira (katiadionisio@yahoo.com.br) on 2017-10-11T18:41:31Z No. of bitstreams: 2 Tese (Oliveira, KD).pdf: 7712617 bytes, checksum: c39a9ee83f33d05d99d354f6a524019f (MD5) Carta comprovante.pdf: 149973 bytes, checksum: 67927f9413f2368fa8bac2ceb19f248d (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-18T18:52:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese (Oliveira, KD).pdf: 7712617 bytes, checksum: c39a9ee83f33d05d99d354f6a524019f (MD5) Carta comprovante.pdf: 149973 bytes, checksum: 67927f9413f2368fa8bac2ceb19f248d (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-18T18:52:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese (Oliveira, KD).pdf: 7712617 bytes, checksum: c39a9ee83f33d05d99d354f6a524019f (MD5) Carta comprovante.pdf: 149973 bytes, checksum: 67927f9413f2368fa8bac2ceb19f248d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-18T19:04:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese (Oliveira, KD).pdf: 7712617 bytes, checksum: c39a9ee83f33d05d99d354f6a524019f (MD5) Carta comprovante.pdf: 149973 bytes, checksum: 67927f9413f2368fa8bac2ceb19f248d (MD5) Previous issue date: 2012-09-14 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / This work aimed to apply the Design Of Experiment (DOE) methodology as an auxiliary tool to evaluate the conditions of synthesis of the aluminum-rich zeolite Beta. Bimetallic catalysts with 50% platinum and 50% nickel (50Pt50Ni) supported on zeolites with various Si/Al ratios were synthesized, characterized and evaluated in the isomerization of n-hexane. In the first part of this work, five variables related to the synthesis of zeolite Beta were evaluated by a series of statistical designs, in which the response variables were the relative intensities of the X-ray patterns and the yield of phase BEA. The results of the t-test showed that the ratio TEAOH/SiO2 is not significant for the formation and crystallization of zeolite Beta. However, the interaction of this variable with the Si/Al ratio was statistically significant. In order to obtain the aluminum-rich zeolite Beta, the samples were synthesized with partial substitution of cations TEA+ by cations Na+. The XRD patterns of these samples showed that BEA phase was formed using a Si/Al ratio of 5,0 and 7.5. These low values of Si/Al ratio were confirmed by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Information about the main properties of the 50Pt50Ni catalysts such as activity, conversion and selectivity to di-branched isomers in the isomerization of n-hexane were obtained by performing catalytic tests. Concerning these properties, the catalysts supported on the synthesized zeolite Beta (Si/Al = 7.5) showed better catalytic performance compared with catalysts supported on commercial zeolite Beta (Si/Al = 9.0). Additionally to these tests, a study on the kinetics of reduction of ions Pt2+ and Ni2+ on these catalysts was conducted using X-ray absorption spectroscopy (XAS). The combination of XAS analysis and catalytic tests showed the importance of maintaining a bimetallic platinum and nickel system in order to obtain satisfactory performance of catalysts applied to the isomerization of n-hexane. The XAS results suggested that Pt2+ ions are reduced in lower temperatures compared to Ni2+ ions, and that the addition of platinum to the nickel-based samples promoted the reduction of Ni2+ ions. The catalytic results suggested that equilibrium between acid and metal sites exists during the isomerization of n-hexane. The understanding of this equilibrium is of major importance to increase the yield and selectivity to di-branched isomers. / Este trabalho teve como objetivo a utilização da metodologia de planejamento experimental como uma ferramenta auxiliar para avaliar as condições de síntese da zeólita Beta rica em alumínio. Catalisadores bimetálicos com 50% de platina e 50% de níquel (50Pt50Ni) com teor de metal total de 130 μmol gcat-1 e suportados em zeólitas com diferentes razões Si/Al foram sintetizados, caracterizados e avaliados na reação de isomerização do n-hexano. Na primeira parte do trabalho, cinco variáveis da síntese da zeólita Beta foram avaliadas por uma série de planejamentos estatísticos, nos quais as variáveis respostas analisadas foram a intensidade de difração relativa dos difratogramas de raios X e o rendimento à fase BEA obtida. Os resultados obtidos a partir do teste t demonstraram que a razão TEAOH/SiO2 não foi significativa para o processo de cristalização e formação da zeólita Beta. No entanto, a interação desta variável com a razão Si/Al apresentou significância estatística. Para a obtenção da zeólita Beta rica em alumínio, amostras foram sintetizadas com a substituição parcial dos cátions TEA+ por cátions Na+. Nos difratogramas de raios X destas amostras foi possível identificar a fase BEA para valores de Si/Al de 5,0 e 7,5. Estes baixos valores de Si/Al nas amostras sintetizadas foram confirmados pelas técnicas de espectroscopia por emissão de plasma indutivo (ICP) e análise dispersiva de raios X (EDS). Informações a respeito das principais propriedades dos catalisadores bimetálicos 50Pt50Ni tais como atividade, conversão e seletividade a isômeros birramificados na isomerização do n-hexano, foram obtidas através da realização de testes catalíticos. Com relação a estas propriedades, os catalisadores suportados na zeólita Beta sintetizada (Si/Al = 7,5) apresentaram melhores desempenhos catalíticos quando comparados aos catalisadores suportados na zeólita Beta comercial (Si/Al = 9,0). Paralelamente, um estudo sobre a cinética de redução dos cátions metálicos Pt2+ e Ni2+ destes catalisadores foi realizado através da técnica de espectroscopia de absorção de raios X (XAS). As análises de XAS aliadas aos resultados dos testes catalíticos sugeriram a importância de se manter um sistema bimetálico de platina e níquel de maneira a se obter um desempenho satisfatório dos catalisadores aplicados à isomerização do n-hexano. Os resultados de XAS sugeriram que temperaturas menores são necessárias para reduzir os cátions metálicos Pt2+ quando comparados aos cátions Ni2+, e que a adição de cátions Pt2+ contribui consideravelmente para a redução dos cátions Ni2+, diminuindo a temperatura de redução deste último. Os resultados apresentados neste trabalho sugeriram a existência de um equilíbrio entre a proporção de sítios ácidos e metálicos durante a isomerização do n-hexano e que o entendimento deste equilíbrio é de fundamental importância para se tentar aumentar o rendimento e a seletividade a isômeros birramificados. / CNPq: 141042/2008-7

Submitted by Livia Mello (liviacmello@yahoo.com.br) on 2016-09-12T19:51:02Z No. of bitstreams: 1 DissLKKM.pdf: 7338947 bytes, checksum: 70c85b6c9b1fe86fc7445b6006cfd2a9 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:25:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLKKM.pdf: 7338947 bytes, checksum: 70c85b6c9b1fe86fc7445b6006cfd2a9 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T13:25:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLKKM.pdf: 7338947 bytes, checksum: 70c85b6c9b1fe86fc7445b6006cfd2a9 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T13:25:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLKKM.pdf: 7338947 bytes, checksum: 70c85b6c9b1fe86fc7445b6006cfd2a9 (MD5) Previous issue date: 2016-03-04 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Two mathematical models of a Direct Ethanol Fuel Cell (DEFC) considering both an ideal (complete ethanol oxidation) and a realistic behavior (partial oxidation with by-products) were implemented in 3D geometries, adapted from SOUSA et al. (2008), using ANSYS CFX. The ideal model considers the cleavage of the C-C bond in the ethanol molecule, leading to a complete oxidation with CO2 and water as products, whereas the realistic model leads to partially oxidized products (acetic acid and acetaldehyde) through a dissociative adsorption mechanism on the catalyst surface. Kinetic parameters of the realistic model were readjusted from the original work (SOUSA et al., 2008) by experimental data fitting in order to calculate surface coverages of the adsorbed species. Model assumptions are: laminar flow, steady-state, isothermal, homogeneous and isotropic porous materials. Analysis of velocity, pressure and concentration profiles were performed in five different anode flow designs: serpentine, double serpentine, parallel, interdigitated and spot. Results have shown that, within the anode flow designs evaluated, the DEFC containing the interdigitated design presented a better performance, measured by the current density vs. cell potential curve. Cell performance was evaluated between anode overpotentials of 0 to 0,5 V. Different inlet velocities were tested to assess how the solution permeates through the porous layers. A qualitative analysis was also performed with a non-isothermal ideal DEFC model to investigate how each anode flow design contributes to heat removal in the fuel cell. Results showed that heat was better removed in the double serpentine and serpentine anode flow designs. / Dois modelos matemáticos de células a combustível de etanol direto (DEFCs), considerando tanto o comportamento ideal (oxidação completa do etanol) quanto o realístico (oxidação parcial, com formação de subprodutos) foram implementados em geometrias 3D, adaptados de SOUSA et al. (2008), utilizando o software ANSYS CFX. O modelo realístico leva em consideração a oxidação parcial devido à dificuldade na quebra da ligação C-C do etanol em catalisadores mistos de Pt, levando à formação de acetaldeído e ácido acético como subprodutos através de um mecanismo de adsorção dissociativa na superfície catalítica. Alguns dos parâmetros foram reajustados dos seus valores originais ao ser empregada uma maior precisão numérica no método de solução do sistema de equações das frações de cobertura. Foram adotadas as hipóteses de escoamento laminar, estado estacionário, condições isotérmicas e materiais porosos isotrópicos e homogêneos. Através da análise de perfis de velocidade, pressão e concentração na célula, foram investigadas diferentes geometrias dos canais de escoamento: serpentina, dupla serpentina, paralelo, interdigitado e grade. Resultados mostraram que, dentre as geometrias avaliadas, a célula contendo a geometria interdigitada apresentou melhor desempenho nos dois modelos empregados. O desempenho foi determinado pelos valores de densidade de corrente obtidos entre 0 e 0,5 V do sobrepotencial anódico. Adicionalmente, foram realizadas avaliação qualitativa da distribuição de temperatura através do modelo ideal e testes com diferentes velocidades de entrada. Resultados apontaram remoção de calor mais eficiente nas geometrias dupla-serpentina e serpentina.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-10-10T18:36:07Z No. of bitstreams: 1 TeseAOC.pdf: 3133234 bytes, checksum: fa3788cc1616002b40bb53fd23954c58 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T12:01:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAOC.pdf: 3133234 bytes, checksum: fa3788cc1616002b40bb53fd23954c58 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T12:01:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseAOC.pdf: 3133234 bytes, checksum: fa3788cc1616002b40bb53fd23954c58 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T12:01:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseAOC.pdf: 3133234 bytes, checksum: fa3788cc1616002b40bb53fd23954c58 (MD5) Previous issue date: 2016-07-08 / Não recebi financiamento / Chemical plants are increasingly complex and integrated with recycle streams promoting energy integration and increasing process yield. This results in a complex dynamic behavior which can interfer in control systems design. Decentralized control systems are an alternative although this methodologie is not always e ective once that interactions between process units are not considered. In this work, decentralized coordinated optimization with severous methods of coordination is applied to a reactor- ash systems and Williams-Otto plant, getting satisfatory results for these chemical plants. Then, we develop a control system to complex chemical plants that are decomposed in subsystems, combine decentralized coordinated optimization with strategies of plantwide control theory to ensure that processes operate in conditions comply with global and local demands, minimizing the e ect of disturbances in the system and avoiding snowball e ect, characteristics of this type of systems since both methodologies consider the interconnections of the systems. The methodology is applied to design of control systems to Williams-Otto plant, because of complexity of its optimization problem and high f interaction between its process units. The result is a control systems of complex chemical plants with high performance and e ciency, with smooth actions in face of fast disturbances and minimizing their e ects along the plants. Futhermore, there is the importance of applying plantwide control theory in the proposed system, even if decentralized coordinate optimization is used that, alone, does not guarantee the performance and e ectiveness of the designed system. / As plantas químicas industriais estão cada vez mais complexas e integradas, com a presença de correntes de reciclo promovendo a integração energética e o aumento do rendimento do processo. Isto resulta em um comportamento dinâmico complexo, que pode dificultar o projeto de um sistema de controle eficaz para a planta. Sistemas de controle descentralizado são uma alternativa. Porém, esta metodologia nem sempre é eficaz uma vez que as interações entre as unidades de processamento da planta não são consideradas. Neste trabalho, a otimização descentralizada coordenada a partir de diferentes métodos de coordenação é testada para um sistema composto de um reator e um vaso flash e para a planta de Williams-Otto, obtendo resultados satisfatórios para as plantas químicas selecionadas. Posteriormente, desenvolveu-se uma estrutura de controle para Plantas químicas complexas que são decompostas em subsistemas, aliando a otimização descentralizada coordenada com estratégias de controle plantwide, de modo a garantir que o processo opere em condições que atendam as demandas globais e locais, minimizando o efeito das perturbações no sistema e evitando o “efeito bola de neve", característico deste tipo de sistema, uma vez que ambas metodologias consideram as interconexões do sistema que compõem a planta química. A metodologia é aplicada a planta de Williams-Otto em virtude da complexidade de seu problema de otimização e a alta influência das interações entre as unidades de processamento para o comportamento do sistema. Isto resulta em um sistema de controle de plantas químicas complexas com alto desempenho e eficiente, com respostas suaves às perturbações rápidas e minimização da propagação dos efeitos destas na planta. Além disto, verifica-se a importância de se aplicar heurísticas de controle plantwide na eficacia do sistema proposto, mesmo que este utilize a otimização descentralizada coordenada que, de maneira isolada, não garante o desempenho do sistema projetado.