Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-10-26T17:28:34Z No. of bitstreams: 1 TeseJBCS.pdf: 2225419 bytes, checksum: d3ec7a73f461b658739175f8e171c762 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:27:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseJBCS.pdf: 2225419 bytes, checksum: d3ec7a73f461b658739175f8e171c762 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-11-08T18:27:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseJBCS.pdf: 2225419 bytes, checksum: d3ec7a73f461b658739175f8e171c762 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-08T18:27:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseJBCS.pdf: 2225419 bytes, checksum: d3ec7a73f461b658739175f8e171c762 (MD5) Previous issue date: 2016-08-25 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Cell-associated lipases have been considered biocatalysts economically advantageous because they are produced at low cost, avoiding further recovery or purification steps. Few studies regarding Streptomyces clavuligerus lipase have reported the production of extracellular enzyme, although at first this had been considered a cell-associated enzyme. In this context, the aim of this work was the production of the cell-associated lipase from Streptomyces clavuligerus (whole-cell lipase, Sc-WCL) by submerged fermentation, the biochemical characterization of the enzyme and its use in the synthesis of butyl butyrate, an aroma ester with industrial importance. The culture conditions on rotary shaker and the operational parameters for cultivation in bioreactor were evaluated in order to establish a protocol for Sc- WCL production. The conditions for S. clavuligerus cultivation in rotary shaker that resulted in maximal hydrolytic activity of Sc-WCL (3,000 U.L-1) were: baffled flask, free-glycerol production medium, pH 6.8 and 28 °C. The operational parameters in bench reactor that resulted in maximal volumetric productivity of Sc-WCL (54 U.L-1.h-1) were agitation of 400 rpm and aeration of 1 vvm. The maximal volumetric productivity in bioreactor operated under selected conditions (52.5 U.L-1.h-1) was reached after 24 h, while similar productivity in rotary shaker (54.8 U.L-1.h -1) was achieved only after 48 h fermentation. The catalytic potential of Sc-WCL in hydrolysis reactions was comparable to the commercial lipase preparations. Sc- WCL was more active at 60 °C and pH 10.7, and stable at 30-40 °C after 1 h incubation at pH 10. For butyl butyrate synthesis catalyzed by Sc-WCL, the reaction conditions that resulted in higher ester conversion (85%) were: 5 g of Sc-WCL/ L, molar ratio of fatty acid: alcohol 1:1 in heptane and 8 h reaction. The stability at alkaline pH and organic medium (leastwise in heptane and butanol), associated with the low cost, make Sc-WCL attractive in industrial applications, such as flavors synthesis, detergent formulations, hydrolysis of vegetable oils, among others. / Lipases associadas à célula têm se destacado como biocatalisadores economicamente vantajosos, pois são produzidas a baixo custo, dispensando etapas posteriores de recuperação ou purificação. Poucos estudos sobre lipase de Streptomyces clavuligerus relatam a produção da enzima extracelular, embora esta tenha sido, a princípio, considerada uma enzima associada à célula. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi a produção de lipase associada à célula de Streptomyces clavuligerus (lipase “whole-cell”, Sc-WCL) por fermentação submersa, a caracterização bioquímica da enzima e sua aplicação na síntese de butirato de butila, um éster de aroma com importância industrial. As condições de cultivo em shaker e os parâmetros operacionais para cultivo em biorreator foram avaliados com o intuito de estabelecer um protocolo para a produção de Sc-WCL. As condições de cultivo de S. clavuligerus em shaker que resultaram em maior atividade hidrolítica de Sc-WCL (3.000 U.L- 1) foram: frasco aletado, ausência de glicerol no meio de produção, pH 6,8 e 28 ºC. Os parâmetros operacionais em reator de bancada que resultaram em maior produtividade volumétrica de Sc-WCL (54 U.L-1.h-1) foram: agitação de 400 rpm e aeração de 1 vvm. A máxima produtividade volumétrica em biorreator operado nas condições selecionadas foi alcançada após 24 h de cultivo (52,5 U.L-1.h-1), enquanto que produtividade similar em shaker foi obtida somente após 48 h de cultivo (54,8 U.L-1.h-1). O potencial catalítico de Sc-WCL em reações de hidrólise foi comparável ao de preparações comerciais de lipase. Sc-WCL foi mais ativa a 60 ºC e pH 10,7, e mais estável na faixa de 30 a 40 ºC após 1 h de incubação a pH 10. Na síntese de butirato de butila catalisada pela Sc-WCL, as condições reacionais que resultaram em maior conversão (85%) foram: 5 g de Sc-WCL/ L, razão molar ácido graxo/álcool 1:1 em heptano e 8 h de reação. A estabilidade em pH alcalino e em meio orgânico (pelo menos em heptano e butanol), associada ao baixo custo, tornam a Sc-WCL atrativa em aplicações de interesse industrial, tais como, síntese de aromas, formulações de detergentes, hidrólise de óleos vegetais, dentre outras.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-01-26T10:38:48Z No. of bitstreams: 1 TeseRBAS.pdf: 3071110 bytes, checksum: 4bc20655670d1f098b42e903740d3795 (MD5) / Approved for entry into archive by Camila Passos (camilapassos@ufscar.br) on 2017-02-08T11:17:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRBAS.pdf: 3071110 bytes, checksum: 4bc20655670d1f098b42e903740d3795 (MD5) / Approved for entry into archive by Camila Passos (camilapassos@ufscar.br) on 2017-02-08T11:18:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRBAS.pdf: 3071110 bytes, checksum: 4bc20655670d1f098b42e903740d3795 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T11:18:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseRBAS.pdf: 3071110 bytes, checksum: 4bc20655670d1f098b42e903740d3795 (MD5) Previous issue date: 2016-04-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The complex cell wall structure of lignocellulosic biomass makes pretreatment one of the most relevant 2G ethanol production process steps due to the difficulty of hydrolyzing lignocellulose to fermentable sugars and the cost of the process as a whole. The optimization of enzymatic hydrolysis conditions is crucial for reaching high yields that make the process feasible. In this way, the aim of this work is to assess the stages of pretreatment and enzymatic hydrolysis of the cellulosic fraction of straw sugarcane. All samples were chemically characterized before and after the pretreatment step. Hydrothermally pretreatment was evaluated in four conditions: 170ºC / 5 min, 170ºC / 15 min, 220°C / 5 min, 220°C / 5 min, and 195ºC / 10 min. Higher hemicellulose removal (85.58%) was found at 195ºC / 10 min. This operational condition was set as a reference. Hydrolysis experiments were carried out in Erlenmeyer flasks at 50ºC, 250 rpm and pH 4.8, with a reaction volume of 50 mL. Two sets of experiments were performed. In the first, the effect of substrate concentration was evaluated varying solid load (5; 10; 15; 20% msolid/vsolution) with enzyme load constant in 13 FPU.gbiomass. At 72h of enzymatic reaction, cellulose conversions were: 72% (5% of solids), 84% (10% of solids), 72% (15% of solids), and 59% (20% solids). In the second set, the enzyme (Cellic®CTec2) load effect (3; 7; 10; 13; 16; 40 FPU/gbiomass) with solid load settled at 15% (msolid/vsolution), was assessed. For assays with 15% of solid load, cellulose conversions were: 48% (3 FPU/gbiomass), 58% (7 FPU/gbiomass), 66% (10 FPU/gbiomass), 72% (13 FPU/gbiomass), 71% (16 FPU/gbiomass), and 74% (40 FPU/gbiomass). A trade-off between solid load and enzyme dosage was found (15% m/v and 13 FPU/gbiomass) which results in 72,4% of cellulose to glucose conversion. After that it was studied the products inhibition effect on hydrolysis was assessed. glucose and cellobiose (10 and 30g.L-1) caused a higher inhibitory effect. Xylose did not show the significant inhibitory effect on β-glucosidase. However, glucose and cellobiose had significant inhibitory effects on endoglucanase and exoglucanase as well as on β-glucosidase. Hydrolysis experiments were conducted in the batch reactor (3 L) with 10% solids to compare the performance with the hydrolysis conducted in Erlenmeyer flasks. At 72h hydrolysis cellulose to glucose, conversion was obtained in 84.8% (Erlenmeyer flask) and 80.2% (in the reactor); hydrolysis profiles obtained were similar in both conditions evaluated. In face of this, it was opted by conduct experiments in bioreactor (50 mL) using solid loads of 15 and 20% showed the best cellulose to glucose conversions when compared to those carried out in shake flasks in the same conditions. / A complexa estrutura da parede celular da biomassa lignocelulósica torna o pré-tratamento uma das etapas operacionais do processo de produção do etanol 2G mais relevantes, devido tanto à dificuldade de se hidrolisar lignocelulose a açúcares fermentescíveis quanto ao custo do processo como um todo. A otimização das condições de pré-tratamento hidrotérmico e hidrólise enzimática é crucial, para atingir altos rendimentos que tornem o processo de produção de etanol 2G viável. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar as etapas de pré-tratamento hidrotérmico e hidrólise enzimática da fração celulósica da palha de cana-de-açúcar. Todas as amostras foram caracterizadas quimicamente antes e após o pré-tratamento. Neste estudo foram avaliadas quatro condições de pré-tratamento: 170oC/5 min., 170oC/15 min., 220ºC/5 min, 220ºC/15 min e 195oC/10 min. A amostra proveniente do tratamento a 195oC/10 min. foi a que obteve maior remoção de hemicelulose, 85,58%, sendo essa condição de tratamento empregada como referência. Os experimentos de hidrólise enzimática foram realizados em frascos de Erlenmeyer a 50oC, 250 rpm e pH 4,8 (volume reacional de 50 mL). Foram avaliados o efeito da carga de sólidos (5, 10, 15 e 20% m/v) mantendo a carga enzimática em 13 FPU/gbiomassa. Em 72h de hidrólise as conversões de celulose obtidas foram: 72% (5% de sólidos), 84% (10% de sólidos), 72 % (15% de sólidos) e 59% (20% de sólidos). Em seguida foram avaliados o efeito da carga de enzima (3, 7, 10, 13, 16, e 40 FPU/gbiomasssa) mantendo a carga de sólidos em 15%. Nos experimentos realizados com 15% de sólidos as conversões obtidas foram: 48% (3 FPU/gbiomasssa), 58% (7 FPU/gbiomasssa), 66% (10 FPU/gbiomasssa), 72% (13 FPU/gbiomasssa), 71% (16 FPU/gbiomasssa) e 74% (40 FPU/gbiomasssa). Considerou-se como melhor resultado o ensaio com 15% de sólidos e 13 FPU/gcelulose, que resultou em 72,4% de conversão de celulose em glicose. Em seguida foi estudado o efeito de inibição dos produtos durante a hidrólise obtendo-se um maior efeito inibidor para a glicose e celobiose (10 e 30g.L-1). A xilose não apresentou efeito inibidor significativo sobre a -glicosidase, porém a glicose e a celobiose apresentaram efeitos inibitórios significativos tanto nas endoglucanase e exoglucanase quanto na -glicosidase. Foram realizados experimentos de hidrólises em reator de bancada (3 L) com 10% de sólidos para comparar o desempenho com as hidrólises realizadas em frascos de Erlenmeyer. Em 72h de hidrólise as conversões de celulose a glicose obtidas foram de 84,8% (em frasco de Erlenmeyer) e de 80,2% (em reator), os perfis de hidrólises obtidos foram similares em ambas às condições avaliadas. Diante do que foi colocado, optou-se pela realização de experimentos em reator (50 mL) nas cargas de sólidos de (15 e 20%) que então apresentaram melhores conversões de celulose a glicose quando comparados com os resultados de experimentos realizados em frascos de Erlenmeyer nas mesmas cargas de sólidos.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-02-07T10:49:13Z No. of bitstreams: 1 TeseDHLV.pdf: 3171346 bytes, checksum: 056b60c44568217eb75b62f5e4d3c012 (MD5) / Approved for entry into archive by Camila Passos (camilapassos@ufscar.br) on 2017-02-08T12:04:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseDHLV.pdf: 3171346 bytes, checksum: 056b60c44568217eb75b62f5e4d3c012 (MD5) / Approved for entry into archive by Camila Passos (camilapassos@ufscar.br) on 2017-02-08T12:08:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseDHLV.pdf: 3171346 bytes, checksum: 056b60c44568217eb75b62f5e4d3c012 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T12:10:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseDHLV.pdf: 3171346 bytes, checksum: 056b60c44568217eb75b62f5e4d3c012 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Potassium is one of the basic nutrients for plants and their concentration in the soil is insufficient to produce high quality crops, so it should be an essential component in the composition of fertilizers. Fertilizers containing potassium chloride provide chloride ions in large quantities in the soil, but many plants are sensitive to chloride ion, for example, crops (potatoes, tomatoes, red pepper, citrus and tobacco). To these cultures recommends the use of fertilizers containing potassium sulfate instead of fertilizers containing potassium chloride, being less harmful. Potassium sulfate (K2SO4) also provides the sulfate ion ( 2 4 SO ), which contains elemental sulfur, essential for the growth of plants. This information motivated research present in this thesis on the development of a potassium sulfate production process which facilitates production in Brazil in order to reduce or eliminate dependency on the importation, to obtain a high purity product and develop a viable environmental process and economically. Potassium sulfate was proposed to be produced through chemical reaction reaction (NH4)2SO4 + 2 KCl → K2SO4 + 2 NH4Cl in aqueous-alcoholic medium at ambient conditions using ethanol as antisolvent. The presence of ethanol decreases the solubility of the potassium sulfate. For the development of the process, the equilibrium solid-liquid phases (ESL) binary systems (water-potassium chloride and water-ammonium sulfate), the ternary system (water-potassium chloride-ammonium sulfate) and quaternary system (waterpotassium chloride-ammonium sulfate-ethanol) was studied and thermodynamic models were used for adequacy finding regarding the prediction of ESL. The thermodynamic models used for the binary systems were: Güntelberg equation, Davies equation, Debye-Hückel extended law, Bromley model, Meissner model, Pitzer model (ASPEN PLUS®) e electrolyte NRTL model (ASPEN PLUS®). For the ternary system, evaluated the Güntelberg equation, Davies equation, Debye-Hückel extended law, Bromley multicomponent model, Meissner multicomponent model, Pitzer model (ASPEN PLUS®) and electrolyte NRTL model (ASPEN PLUS®). Finally, thermodynamic models used for the quaternary system are electrolyte NRTL model (ASPEN PLUS®) and UNIQUAC-Debye-Hückel model. The developed process proved to be economically unfeasible, despite a positive gross profit because the gross profit is lower than the production costs. Costs for recovery of ethanol by distillation make impossible the process, generating negative values for the economic parameters, payback period and net present value. / O potássio é um dos nutrientes básicos para as plantas e sua concentração no solo é insuficiente para produzir culturas de ótima qualidade, por isso deve ser um componente essencial na composição dos fertilizantes. Os fertilizantes que contêm cloreto de potássio fornecem os íons cloreto em grandes quantidades para o solo, mas muitas plantas são sensíveis ao íon cloreto, por exemplo, culturas de batata, tomate, pimenta vermelha, árvores cítricas e tabaco. Para essas culturas recomenda-se a utilização de fertilizantes contendo sulfato de potássio ao invés de fertilizantes contendo cloreto de potássio, por ser menos prejudicial. O sulfato de potássio (K2SO4) também fornece o íon sulfato ( 2 4 SO ), que contém o elemento enxofre, essencial para o crescimento das plantas. Essas informações motivaram estudos nesta tese sobre o desenvolvimento de um processo de produção de sulfato de potássio que viabilize sua produção no Brasil, visando diminuir ou eliminar a dependência à importação, para obter um produto de alta pureza e desenvolver um processo viável ambiental e economicamente. Propõe-se que o sulfato de potássio seja produzido através da reação química (NH4)2SO4 + 2 KCl → K2SO4 + 2 NH4Cl em meio aquoso-alcoólico, a temperatura ambiente utilizando etanol como antissolvente. A presença de etanol diminui a solubilidade do sulfato de potássio. Para o desenvolvimento do processo, o equilíbrio de fases sólidolíquido (ESL) dos sistemas binários (água-cloreto de potássio e água-sulfato de amônio), do sistema ternário (água-cloreto de potássio-sulfato de amônio) e do sistema quaternário (águacloreto de potássio-sulfato de amônio-etanol) foi estudado e modelos termodinâmicos foram utilizados para verificação de adequação quanto à previsão do ESL. Os modelos termodinâmicos utilizados para os sistemas binários foram: equação de Güntelberg, equação de Davies, lei de Debye-Hückel estendida, Bromley, Meissner, Pitzer (ASPEN PLUS®) e NRTL eletrólitos (ASPEN PLUS®). Para o sistema ternário, avaliaram-se a equação de Güntelberg, equação de Davies, lei de Debye-Hückel estendida, Bromley multicomponentes, Meissner multicomponentes, Pitzer (ASPEN PLUS®) e NRTL eletrólitos (ASPEN PLUS®). Por fim, os modelos termodinâmicos utilizados para o sistema quaternário foram NRTL eletrólitos (ASPEN PLUS®) e o UNIQUAC-Debye-Hückel. O processo desenvolvido mostrou ser inviável economicamente, apesar de apresentar o lucro bruto positivo, pois o lucro bruto é menor do que os custos de produção. Os custos para recuperação do etanol através da destilação inviabilizam o processo, gerando valores negativos para os parâmetros econômicos avaliados, Payback period e valor presente líquido.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-02-09T10:54:21Z No. of bitstreams: 1 DissHRAD.pdf: 15161052 bytes, checksum: e10c4924acc9cc8afc5ecbec12ee85aa (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-20T17:16:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissHRAD.pdf: 15161052 bytes, checksum: e10c4924acc9cc8afc5ecbec12ee85aa (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-03-20T17:16:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissHRAD.pdf: 15161052 bytes, checksum: e10c4924acc9cc8afc5ecbec12ee85aa (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-20T17:24:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissHRAD.pdf: 15161052 bytes, checksum: e10c4924acc9cc8afc5ecbec12ee85aa (MD5) Previous issue date: 2015-03-13 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Nowadays, the Brazilian petroleum is extracted from very deep fields and possesses a high naphthenic hydrocarbons composition, which imposes new challenges to refineries and specially to the catalytic cracking process. In that process, the catalyst must act maximizing the production of the highly demanded gasoline, diesel and light olefins from heavy fractions. Taking into consideration the above discussed context, this work aimed to evaluate the effect of basic or acid treatments applied on ZSM-5 zeolites (Si/Al=12 or 23) in the activity to cyclohexane or methylcyclohexane transformation. XRD and 27Al-NMR showed that the dealuminated zeolites presented an increase in their crystallinity due to the extra-framework aluminum lixiviation. On the other hand, in the desilicated zeolites occurred a decrease in their crystallinity as a consequence of the extra-framework aluminum generation. MEV images do not evidence any morphological change that could have been produced by the acid or basic treatments, however, the desilicated ZSM-5 zeolites treated under harder conditions presented significant textural modifications. As expected, the chemical ICP analyses showed a decrease in the Si/Al ratio in the desilicated zeolites and an increase of that ratio for those dealuminated ones, being the last variation more significative in the external surface of the zeolite crystals, as was evidenced by XPS analyses. Data from NH3-TPD showed that the acid treatment resulted in a higher ratio of strong acid sites, which suffered more deactivation during reaction. N2 fisisorption analyses of the ZSM-5 zeolites, showed that the desilication done at higher temperature was more efficient to mesopore generation. In the cyclohexane and methylcyclohexane transformation, the dealuminated zeolites were less active due to their lower aluminum content, nevertheless were more stable and presented a small increase to light olefins selectivity. The desilicated ZSM-5 zeolites presented higher activity and higher yield to light olefins that were supported by their lower Si/Al ratio and mainly by the presence of mesoporosity that enhanced the reagents and products internal diffusivity. / A produção nacional de petróleo, extraído de jazidas cada vez mais profundas, possui um elevado teor de hidrocarbonetos naftênicos, o que impõe novos desafios às refinarias brasileiras e, em particular, ao processo de craqueamento catalítico. Nesse processo, o catalisador deve maximizar a transformação das frações pesadas em produtos de alta demanda como gasolina, diesel e olefinas leves. Nesse contexto, esta dissertação objetivou avaliar o efeito de tratamentos de lixiviação ácida ou básica em zeólitas ZSM-5 (Si/Al=12 ou 23), na atividade para a transformação de cicloexano ou metilcicloexano. Dados de DRX e 27Al-RMN mostraram que as zeólitas desaluminizadas apresentaram um aumento da sua cristalinidade devido à remoção de átomos de alumínio extra-rede, por outro lado, nas zeólitas dessilicalizadas ocorreu uma redução da cristalinidade devido à geração de alumínio extra rede. As micrografias de MEV não evidenciaram modificação morfológica devido aos tratamentos, entretanto nas amostras dessilicalizadas sob condições mais severas, houve significativa mudança das propriedades texturais. Como esperado, as análises químicas por ICP mostraram uma redução na razão Si/Al para as amostras dessilicalizadas e um aumento dessa razão para as zeólitas desaluminizadas, sendo essa variação mais significativa na superfície externa dos cristais, como mostraram resultados de XPS. As análises de DTP-NH3 mostraram que o tratamento ácido resultou numa maior proporção de sítios ácidos fortes, os quais sofreram maior desativação durante a reação. Dados de fisissorção de N2 das zeólitas mostraram que a dessilicalização em temperatura mais elevada foi mais eficiente na geração de mesoporos. Na transformação do cicloexano e do metilcicloexano, as zeólitas desaluminizadas apresentaram menor conversão como resultado da diminuição do teor de alumínio, entretanto tiveram maior estabilidade e apresentaram um ligeiro aumento na seletividade a olefinas leves. As amostras dessilicalizadas apresentaram maiores conversões e rendimentos a olefinas leves, que se justificaram em função da diminuição da razão Si/Al, mas principalmente, como resultado da presença de mesoporosidade, que melhorou a difusão interna de reagentes e produtos.

Processos de fabricação que fazem uso de abrasão como modo de remoção de material são discutidos constantemente pela literatura. Entretanto, a abrasividade, ou a capacidade de remoção de material pelos abrasivos pouco tem sido abordada na literatura especificamente para partículas micrométricas. Esta capacidade de remoção pode ser atribuída a variações da concentração, geometria, dureza e distribuição de tamanho das partículas no fluido abrasivo. Logo, um melhor entendimento acerca da abrasividade das partículas faz-se necessário para uma melhor caracterização dos modos e mecanismos atuantes no processo, visto que a seleção do abrasivo é um fator econômico significativo em diversos processos de fabricação, tais como retificação e hidroerosão. Esta dissertação tem por objetivo utilizar-se do ensaio de desgaste por micro abrasão para a avaliação da abrasividade de partículas de alumina e carbeto de boro. Como corpos-de-prova foram utilizadas amostras de aço AISI D2 (677 HRC) e as esferas de 25,4 mm de diâmetro foram de aço AISI 52100 temperado e revenido. Foram realizados ensaios com abrasivos diferentes de tamanhos semelhantes e ensaios com o mesmo abrasivo de tamanhos diferentes para verificar a influência da concentração do abrasivo, da rotação e do desgaste da esfera e do tempo de ensaio. As distribuições de tamanho das partículas foram determinadas através da técnica de difração a laser na forma de distribuição de frequência em volume e na forma de frequência acumulada. Além disso, a caracterização quanto à geometria, por meio do fator SPQ (parâmetro de ponta), foi realizada utilizando um programa computacional desenvolvido no Matlab. As distribuições de tamanho mostraram uma percentagem de volume de partículas finas maior nas amostras de carbeto de boro e uma percentagem de volume de partículas mais grossas superiores para a alumina. O valor de SPQ médio apresentou-se maior para o carbeto de boro do que para a alumina, quando com tamanhos médios diferentes. Porém para os abrasivos diferentes com tamanho médio semelhante, a alumina apresentou um valor maior para o parâmetro. Esse valor maior sugere uma maior capacidade de remoção de material. Os resultados mostraram que a variação do tempo de ensaio é responsável por uma mudança no modo de desgaste e que os abrasivos de Al2O3 apresentam menor abrasividade quando comparados aos abrasivos de B4C, pois o coeficiente de desgaste mostrou-se maior para este após o alcance do regime permanente. Um aumento da concentração do abrasivo e um acréscimo no tempo de ensaio levaram a um crescimento no volume de desgaste do material para ambos os abrasivos, enquanto que um aumento na rotação da esfera de ensaio não proporcionou um aumento significativo no volume de material removido. As durezas das partículas abrasivas e do corpo de prova e o tamanho e a angularidade dos abrasivos são utilizados para discussão das causas do regime permanente ter ocorrido em diferentes tempos para os dois abrasivos. / Manufacturing processes that use abrasion for material removal are constantly discussed in the literature. However, the abrasiveness, or the ability of material removal by particles has not been widely discussed in the literature specifically for micrometric particles. This removal capacity can be attributed to changes in the particle concentration, geometry, hardness and size distribution in the fluid abrasive. Therefore, a better understanding of the particles abrasiveness is necessary for a proper characterization of the modes and mechanisms acting in the process, since the abrasive selection is a significant economic factor in several manufacturing processes, such as grinding and hydroerosive grinding. The purpose of this work is to use the micro abrasion wear test to evaluate the abrasiveness of alumina and boron carbide particles. Samples of AISI D2 steel (677 HRC) and balls with 25.4 mm diameters quenched and tempered AISI 52100 steel were used. Tests were performed with different abrasives of similar sizes and with the same abrasive of different sizes to verify the influence of the abrasive concentration, ball rotation and wear and test time. Particle size distribution was determined by laser diffraction in terms of frequency distribution and cumulative frequency volumes. Moreover, the particle geometry characterization was also determined using the SPQ factor (Spike value) using a Matlab computer program. The size distribution indicated a higher percentage of fine particles for boron carbide and a higher percentage of coarse particles for alumina. The mean SPQ value was higher for boron carbide than for alumina with different average sizes. However, for different abrasives with similar average size, the alumina presented a bigger value for the parameter. This bigger value suggests a higher material removal capacity. The results show that test time is responsible for a change in the wear mode. Al2O3 particles presented a lower abrasiveness when compared to B4C particles because the wear coefficient was bigger for B4C after reaching the steady state regime. An increase in abrasive concentration and in test time led to a growth in material volume wear for both abrasives, while an increase in the ball rotation did not provide a significant increase in the material volume removed. The particles and specimen hardness and the abrasives size and angularity were used to discuss the causes of the steady state regime occur at different times for the two abrasives.

As cadeias de suprimentos tornaram-se um foco importante para a vantagem competitiva. O desempenho de uma empresa depende cada vez mais da sua capacidade de manter relacionamentos eficazes e eficientes com seus fornecedores e clientes. A empresa estendida, composta de vários parceiros, precisa ser dinamicamente formada, a fim de ser ágil e adaptável. De acordo com o paradigma de produção digital, as empresas têm que ser capazes de compartilhar e divulgar rapidamente informações sobre planejamento, projeto e fabricação de produtos. Além disso, devem responder a todas as determinantes técnicas e de negócios, bem como ser avaliada e certificada para o desempenho garantido. A presente pesquisa tem a intenção de apresentar uma solução para a composição da empresa estendida, dinamicamente formada, para aproveitar as oportunidades do mercado de forma rápida e eficiente. Um modelo de construção foi elaborado. Este modelo de construção consiste em: modelo de informação, modelo de protocolo e modelo de processo. O modelo de informação foi definido com base nos conceitos do Supply Chain Operations Reference Model - SCOR® (Modelo de Referência das Operações na Cadeia de Suprimentos). Neste modelo são definidas as informações para negociar a participação de empresas candidatas no estabelecimento dinâmico de uma rede para responder a uma dada exigência para o desenvolvimento e fabricação de produtos, em sete etapas como a seguir: request for information (solicitação da informação); request for qualification (solicitação da qualificação); alignment of strategy (alinhamento estratégico); request for proposal (solicitação da proposta), request for quotation (solicitação da cotação), compatibility of process (compatibilidade de processo); e compatibility of system (compatibilidade de sistema). O modelo de protocolo foi elaborado inspirado no modelo OSI, este modelo fornece uma estrutura para a ligação entre clientes e fornecedores, indica a ordem dos passos a serem seguidos, a fim de selecionar empresas para tornarem-se fornecedores. O modelo de processo foi implementado por meio de modelagem de processos de acordo com o padrão BPMN. Por sua vez, implementado com um aplicativo baseado na web que executa o processo através das suas várias etapas e utiliza formas de coletar dados. Um exemplo de aplicação no âmbito da indústria do petróleo e gás é usado para demonstrar o conceito da solução. / Supply chains have become an important focus for competitive advantage. The performance of a company increasingly depends on its ability to maintain effective and efficient relationships with its suppliers and customers. The extended enterprise (i.e. composed of several partners) needs to be dynamically formed in order to be agile and adaptable. According to the Digital Manufacturing paradigm, companies have to be able to quickly share and disseminate information regarding planning, designing and manufacturing of products. Additionally, they must be responsive to all technical and business determinants, as well as be assessed and certified for guaranteed performance. The current research intends to present a solution for the dynamic composition of the extended enterprise, formed to take advantage of market opportunities quickly and efficiently. A construction model was developed. This construction model consists of: information model, protocol model and process model. The information model has been defined based on the concepts of Supply Chain Operations Reference model (SCOR®). In this model is defined information for negotiating the participation of candidate companies in the dynamic establishment of a network for responding to a given demand for developing and manufacturing products, in seven steps as follows: request for information; request for qualification; alignment of strategy; request for proposal; request for quotation; compatibility of process; and compatibility of system. The protocol model has been elaborated and inspired in the OSI, this model provides a framework for linking customers and suppliers, indicates a sequence to be followed, in order to selecte companies to become suppliers. The process model has been implemented by means of process modeling according to the BPMN standard and, in turn, implemented as a web-based application that runs the process through its several steps, which uses forms to gather data. An application example in the context of the oil and gas industry is used for demonstrating the solution concept.

Processos de fabricação que fazem uso de abrasão como modo de remoção de material são discutidos constantemente pela literatura. Entretanto, a abrasividade, ou a capacidade de remoção de material pelos abrasivos pouco tem sido abordada na literatura especificamente para partículas micrométricas. Esta capacidade de remoção pode ser atribuída a variações da concentração, geometria, dureza e distribuição de tamanho das partículas no fluido abrasivo. Logo, um melhor entendimento acerca da abrasividade das partículas faz-se necessário para uma melhor caracterização dos modos e mecanismos atuantes no processo, visto que a seleção do abrasivo é um fator econômico significativo em diversos processos de fabricação, tais como retificação e hidroerosão. Esta dissertação tem por objetivo utilizar-se do ensaio de desgaste por micro abrasão para a avaliação da abrasividade de partículas de alumina e carbeto de boro. Como corpos-de-prova foram utilizadas amostras de aço AISI D2 (677 HRC) e as esferas de 25,4 mm de diâmetro foram de aço AISI 52100 temperado e revenido. Foram realizados ensaios com abrasivos diferentes de tamanhos semelhantes e ensaios com o mesmo abrasivo de tamanhos diferentes para verificar a influência da concentração do abrasivo, da rotação e do desgaste da esfera e do tempo de ensaio. As distribuições de tamanho das partículas foram determinadas através da técnica de difração a laser na forma de distribuição de frequência em volume e na forma de frequência acumulada. Além disso, a caracterização quanto à geometria, por meio do fator SPQ (parâmetro de ponta), foi realizada utilizando um programa computacional desenvolvido no Matlab. As distribuições de tamanho mostraram uma percentagem de volume de partículas finas maior nas amostras de carbeto de boro e uma percentagem de volume de partículas mais grossas superiores para a alumina. O valor de SPQ médio apresentou-se maior para o carbeto de boro do que para a alumina, quando com tamanhos médios diferentes. Porém para os abrasivos diferentes com tamanho médio semelhante, a alumina apresentou um valor maior para o parâmetro. Esse valor maior sugere uma maior capacidade de remoção de material. Os resultados mostraram que a variação do tempo de ensaio é responsável por uma mudança no modo de desgaste e que os abrasivos de Al2O3 apresentam menor abrasividade quando comparados aos abrasivos de B4C, pois o coeficiente de desgaste mostrou-se maior para este após o alcance do regime permanente. Um aumento da concentração do abrasivo e um acréscimo no tempo de ensaio levaram a um crescimento no volume de desgaste do material para ambos os abrasivos, enquanto que um aumento na rotação da esfera de ensaio não proporcionou um aumento significativo no volume de material removido. As durezas das partículas abrasivas e do corpo de prova e o tamanho e a angularidade dos abrasivos são utilizados para discussão das causas do regime permanente ter ocorrido em diferentes tempos para os dois abrasivos. / Manufacturing processes that use abrasion for material removal are constantly discussed in the literature. However, the abrasiveness, or the ability of material removal by particles has not been widely discussed in the literature specifically for micrometric particles. This removal capacity can be attributed to changes in the particle concentration, geometry, hardness and size distribution in the fluid abrasive. Therefore, a better understanding of the particles abrasiveness is necessary for a proper characterization of the modes and mechanisms acting in the process, since the abrasive selection is a significant economic factor in several manufacturing processes, such as grinding and hydroerosive grinding. The purpose of this work is to use the micro abrasion wear test to evaluate the abrasiveness of alumina and boron carbide particles. Samples of AISI D2 steel (677 HRC) and balls with 25.4 mm diameters quenched and tempered AISI 52100 steel were used. Tests were performed with different abrasives of similar sizes and with the same abrasive of different sizes to verify the influence of the abrasive concentration, ball rotation and wear and test time. Particle size distribution was determined by laser diffraction in terms of frequency distribution and cumulative frequency volumes. Moreover, the particle geometry characterization was also determined using the SPQ factor (Spike value) using a Matlab computer program. The size distribution indicated a higher percentage of fine particles for boron carbide and a higher percentage of coarse particles for alumina. The mean SPQ value was higher for boron carbide than for alumina with different average sizes. However, for different abrasives with similar average size, the alumina presented a bigger value for the parameter. This bigger value suggests a higher material removal capacity. The results show that test time is responsible for a change in the wear mode. Al2O3 particles presented a lower abrasiveness when compared to B4C particles because the wear coefficient was bigger for B4C after reaching the steady state regime. An increase in abrasive concentration and in test time led to a growth in material volume wear for both abrasives, while an increase in the ball rotation did not provide a significant increase in the material volume removed. The particles and specimen hardness and the abrasives size and angularity were used to discuss the causes of the steady state regime occur at different times for the two abrasives.

As cadeias de suprimentos tornaram-se um foco importante para a vantagem competitiva. O desempenho de uma empresa depende cada vez mais da sua capacidade de manter relacionamentos eficazes e eficientes com seus fornecedores e clientes. A empresa estendida, composta de vários parceiros, precisa ser dinamicamente formada, a fim de ser ágil e adaptável. De acordo com o paradigma de produção digital, as empresas têm que ser capazes de compartilhar e divulgar rapidamente informações sobre planejamento, projeto e fabricação de produtos. Além disso, devem responder a todas as determinantes técnicas e de negócios, bem como ser avaliada e certificada para o desempenho garantido. A presente pesquisa tem a intenção de apresentar uma solução para a composição da empresa estendida, dinamicamente formada, para aproveitar as oportunidades do mercado de forma rápida e eficiente. Um modelo de construção foi elaborado. Este modelo de construção consiste em: modelo de informação, modelo de protocolo e modelo de processo. O modelo de informação foi definido com base nos conceitos do Supply Chain Operations Reference Model - SCOR® (Modelo de Referência das Operações na Cadeia de Suprimentos). Neste modelo são definidas as informações para negociar a participação de empresas candidatas no estabelecimento dinâmico de uma rede para responder a uma dada exigência para o desenvolvimento e fabricação de produtos, em sete etapas como a seguir: request for information (solicitação da informação); request for qualification (solicitação da qualificação); alignment of strategy (alinhamento estratégico); request for proposal (solicitação da proposta), request for quotation (solicitação da cotação), compatibility of process (compatibilidade de processo); e compatibility of system (compatibilidade de sistema). O modelo de protocolo foi elaborado inspirado no modelo OSI, este modelo fornece uma estrutura para a ligação entre clientes e fornecedores, indica a ordem dos passos a serem seguidos, a fim de selecionar empresas para tornarem-se fornecedores. O modelo de processo foi implementado por meio de modelagem de processos de acordo com o padrão BPMN. Por sua vez, implementado com um aplicativo baseado na web que executa o processo através das suas várias etapas e utiliza formas de coletar dados. Um exemplo de aplicação no âmbito da indústria do petróleo e gás é usado para demonstrar o conceito da solução. / Supply chains have become an important focus for competitive advantage. The performance of a company increasingly depends on its ability to maintain effective and efficient relationships with its suppliers and customers. The extended enterprise (i.e. composed of several partners) needs to be dynamically formed in order to be agile and adaptable. According to the Digital Manufacturing paradigm, companies have to be able to quickly share and disseminate information regarding planning, designing and manufacturing of products. Additionally, they must be responsive to all technical and business determinants, as well as be assessed and certified for guaranteed performance. The current research intends to present a solution for the dynamic composition of the extended enterprise, formed to take advantage of market opportunities quickly and efficiently. A construction model was developed. This construction model consists of: information model, protocol model and process model. The information model has been defined based on the concepts of Supply Chain Operations Reference model (SCOR®). In this model is defined information for negotiating the participation of candidate companies in the dynamic establishment of a network for responding to a given demand for developing and manufacturing products, in seven steps as follows: request for information; request for qualification; alignment of strategy; request for proposal; request for quotation; compatibility of process; and compatibility of system. The protocol model has been elaborated and inspired in the OSI, this model provides a framework for linking customers and suppliers, indicates a sequence to be followed, in order to selecte companies to become suppliers. The process model has been implemented by means of process modeling according to the BPMN standard and, in turn, implemented as a web-based application that runs the process through its several steps, which uses forms to gather data. An application example in the context of the oil and gas industry is used for demonstrating the solution concept.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KelsonRTA.pdf: 822338 bytes, checksum: 2e3a06ae915ace956aac24995e24973f (MD5) Previous issue date: 2001-03-28 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Navigation based on visual feedback for robots, working in a closed environment, can be obtained settling a camera in each robot (local vision system). However, this solution requests a camera and capacity of local processing for each robot. When possible, a global vision system is a cheapest solution for this problem. In this case, one or a little amount of cameras, covering all the workspace, can be shared by the entire team of robots, saving the cost of a great amount of cameras and the associated processing hardware needed in a local vision system. This work presents the implementation and experimental results of a global vision system for mobile mini-robots, using robot soccer as test platform. The proposed vision system consists of a camera, a frame grabber and a computer (PC) for image processing. The PC is responsible for the team motion control, based on the visual feedback, sending commands to the robots through a radio link. In order for the system to be able to unequivocally recognize each robot, each one has a label on its top, consisting of two colored circles. Image processing algorithms were developed for the eficient computation, in real time, of all objects position (robot and ball) and orientation (robot). A great problem found was to label the color, in real time, of each colored point of the image, in time-varying illumination conditions. To overcome this problem, an automatic camera calibration, based on clustering K-means algorithm, was implemented. This method guarantees that similar pixels will be clustered around a unique color class. The obtained experimental results shown that the position and orientation of each robot can be obtained with a precision of few millimeters. The updating of the position and orientation was attained in real time, analyzing 30 frames per second / A navega??o baseada em realimenta??o visual para rob?s, trabalhando em um ambiente fechado, pode ser obtida instalando-se uma c?mera em cada rob? (sistema de vis?o local). Esta solu??o, entretanto, requer uma c?mera e capacidade de processamento embarcado para cada rob?. Quando poss?vel, um sistema de vis?o global ? uma solu??o barata para este problema. Neste caso, uma ou uma pequena quantidade de c?meras, cobrindo todo o espa?o de trabalho, pode ser compartilhada pelos rob?s, diminuindo o custo de uma grande quantidade de c?meras e o hardware de processamento necess?rio a um sistema de vis?o local. Este trabalho apresenta a implementa??o e os resultados experimentais de um sistema de vis?o global para uma frota de mini-rob?s m?veis, utilizando como plataforma de testes uma partida de futebol entre rob?s. O sistema de vis?o proposto consiste de uma c?mera, uma placa digitalizadora de imagens e um computador (PC) para o processamento das imagens. O PC ? respons?vel pelo controle dos rob?s, baseado em realimenta??o visual, enviando comandos aos rob?s atrav?s de um transmissor de r?dio. Com o objetivo de possibilitar ao sistema reconhecer unicamente cada rob?, eles possuem r?tulos em seu topo, consistindo de dois c?rculos coloridos. Algoritmos de processamento de imagem foram desenvolvidos para o c?mputo eficiente, em tempo real, da posi??o (rob? e bola) e orienta??o (rob?) dos objetos em campo. Um grande problema encontrado foi rotular a cor, em tempo real, cada ponto colorido da imagem, em condi??es de varia??o de luminosidade. Para resolver este problema, um software de calibra??o autom?tica da c?mera, baseado no algoritmo de aglomera??o K-means, foi implementado. Este m?todo garante que pixels similares sejam agrupados ao redor de uma ?nica classe de cor. Os resultados experimentais obtidos mostram que a posi??o e a orienta??o de cada rob? pode ser obtida com uma precis?o de poucos mil?metros. A atualiza??o das informa??es de posi??o e orienta??o foi realizada em tempo real, analisando 30 quadros por segundo

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-10-03T11:42:26Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Renata Klícia Mendes Caetano - 2018.pdf: 2847916 bytes, checksum: 2eaea78563b91986afd782253b20323a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-10-03T11:47:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Renata Klícia Mendes Caetano - 2018.pdf: 2847916 bytes, checksum: 2eaea78563b91986afd782253b20323a (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-03T11:47:01Z (GMT). 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These proteins have their application determined from their degree of purity obtained with the absorbance ratio read at 620 nm of the extract used for the absorbance read at 280 nm. For use of these dyes, in the food area, a purity value greater than 0.7 should be obtained, and for use in the analytical area, the purity should be greater than 4.0. In view of the importance of these dyes and their degree of purity, in order to develop means of obtaining phycobiliproteins in a purity satisfactory for use in food industries, phase separation techniques were used in aqueous biphasic systems (ABS) to evaluate the action of pH, phosphate salt concentration and the concentration of low chlorine content cationic polymer and polyethylene glycol 4000 (PEG 4000) on the efficiency of the extraction and purification process of Spirulina crude extract and also in the pre-purified extract of phycocyanin obtained by centrifugation. For this, a first experiment was carried out using a factorial design 2 4 to evaluate the variables that most influenced the extraction and purification of phycocyanin, allophycocyanin and purity of the extract. Values of 2.6 mg.mL -1 were reached for phycocyanin concentration, 1.4 mg.mL -1 for the allophycocyanin concentration and 1.6 for the purity of the extract. The significance of the PEG 4000 and PBC polymers was observed for extraction and purification of phycobiliproteins. Then, a second design was carried out, a Rotational Central Composite Design (RCCD) 2 2 , fixing the phosphate salt, pH and varying the PEG and low chlorine content cationic polymer concentrations. At the end of the extraction, it was possible to find concentrations of 2.7 mg.mL -1 for Phycocyanin, 1.3 mg.mL -1 of allophycocyanin and 2.5 for the purity of the extract, evidencing that the techniques used are effective for the extraction process and purification of phycobiliproteins, in which the levels achieved allow their use and application in food industry. / O crescente interesse por compostos bioativos de fontes naturais renováveis tem estimulado cada vez mais estudos que visam aumentar a oferta deste mercado. Um exemplo são as ficobiliproteínas, corantes utilizados em diversas áreas, como alimentícia, farmacológica e cosmética. A microalga Arthrospira platensis (Spirulina platensis) é um dos organismos que mais se destaca na produção destes corantes, produzindo a Aloficocianina e, principalmente, a Ficocianina, sendo estes dois corantes os que, hoje, mais têm demanda no mercado. Essas proteínas têm sua aplicação determinada a partir de seu grau de pureza, obtido com a relação da absorbância lida a 620 nm do extrato utilizado pela absorbância lida de 280 nm. Para utilização destes corantes na área alimentícia, deve-se obter valor de pureza maior que 0,7 e para sua utilização na área analítica, a pureza deve ser maior que 4,0. Tendo em vista a importância destes corantes e seu grau de pureza, a fim de se desenvolver meios de obtenção das ficobiliproteínas em um grau de pureza satisfatório para utilização em indústriasalimentícias, foram utilizadas técnicas de separação por fases em sistemas aquosos bifásicos (SAB) para avaliar a ação do pH, da concentração de sal fosfato, e da concentração dos polímeros catiônicos com baixo teor de cloro e polietilenoglicol 4000 (PEG 4000) na eficiência do processo de extração e purificação do extrato bruto da Spirulina, e também, em extrato pré-purificado de ficocianina obtido por processo de centrifugação. Para tal, realizou-se um primeiro experimento utilizando um planejamento fatorial 2 4 para a avaliação das variáveis que mais influenciaram na extração e purificação da ficocianina, da aloficocianina e da pureza do extrato. Foram atingidos valores de 2,6 mg.mL -1 para concentração de ficocianina, valor de 1,4 mg.mL -1 para concentração de aloficocianina e 1,6 mg.mL -1 para a pureza do extrato. Foi observada a significância dos polímeros PEG 4000 e polímeros catiônicos com baixo teor de cloro para extração e purificação das ficobiliproteínas. Então foi realizado um segundo delineamento, sendo um DCCR - Composto Central Rotacional 2 2 , fixando as variáveis de sal fosfato e pH; e variando as concentrações de PEG 4000 e polímeros catiônicos com baixo teor de cloro. Ao final da extração, foi possível encontrar concentrações de 2,7 mg.mL -1 para Ficocianina, 1,3 mg.mL -1 de Aloficocianina e 2,5 para pureza do extrato, evidenciando que as técnicas utilizadas são eficazes para o processo de extração e purificação das ficobiliproteínas;em que os níveis alcançados permitem sua utilização e aplicação em indústrias do setor alimentício.