Spelling suggestions: "subject:"fluxo dde energia"" "subject:"fluxo dee energia""
11 |
Efeitos dos regimes de operação de reservatórios na transferência de energia em cadeias alimentares de peixes neotropicais / Effects of the reservoir operation regime in the energy transfer in food webs of neotropical fishesGomes, Louise Cristina 12 February 2015 (has links)
Made available in DSpace on 2017-07-10T14:38:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1
louise.pdf: 1784422 bytes, checksum: 60f4897ec789c94dd1c7ec0eda64a208 (MD5)
Previous issue date: 2015-02-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / 1. The size spectrum associates the abundance of individuals with the size of their body. The main objective was to investigate the influence of reservoir operation regime on the process of energy transfer in fishes assemblage, testing the hypothesis that the reservoir operation modify the spatial variability of the slopes of the size spectra.
2. For this, samples were carried out the period from January 2005 to December 2007. Data were obtained in eight reservoir with different operation regime, located in the state of Paraná, southern Brazil. To calculate the slopes of fish size spectra we used Pareto I model. The effects of operation regime on the size spectra were evaluate from the paired t test.
3. The results showed that the reservoir operation regime presents significant effect on the size spectra of the fish assemblages, wherein the slopes of spectra indicated that the reservoirs tend to present higher proportions of the small individuals. This effect were more pronounced in the reservoirs that operate in accumulation, indicating less efficient energy transfer through food webs in these environments / O espectro de tamanho associa a abundância de indivíduos com o tamanho do corpo destes. O objetivo principal foi investigar o efeito do regime de operação de reservatórios, sobre o processo de transferência de energia em assembleias ictiícas, testando-se a hipótese de que o regime de operação do reservatório altera a variabilidade espacial das inclinações dos espectros de tamanho, influenciando o fluxo de energia nos distintos reservatórios. Para isso, as amostras foram coletadas no período de janeiro de 2005 a dezembro de 2007. Os dados foram obtidos de oito reservatórios, com diferentes regimes de operação localizados no estado do Paraná, região sul do Brasil. Para calcular as inclinações dos espectros de tamanho de peixes foi utilizado um modelo de Pareto tipo I. Os efeitos dos regimes de operação sobre os espectros de tamanho foram avaliados através do Teste t pareado. Com a análise dos resultados evidenciou-se que o regime de operação do reservatório apresenta efeito significativo sobre os espectros de tamanho das assembleias de peixes, sendo que as inclinações dos espectros indicaram que os reservatórios tendem a apresentar maiores proporções de indivíduos pequenos, sendo esse efeito mais pronunciado nos reservatórios que operam em regime de acumulação, indicando menor eficiência na transferência de energia nesses ambientes
|
12 |
Fluxos de CO2 e de vapor d’água em feijão cultivado no agreste meridional pernambucanoRIBEIRO, Apolo Alves 09 December 2014 (has links)
Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2017-03-23T13:07:11Z
No. of bitstreams: 1
Apolo Alves Ribeiro.pdf: 1727548 bytes, checksum: 8e7f8a7459cd445c7152921b7145c618 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-23T13:07:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1
Apolo Alves Ribeiro.pdf: 1727548 bytes, checksum: 8e7f8a7459cd445c7152921b7145c618 (MD5)
Previous issue date: 2014-12-09 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Many important processes occurring in ecosystems, such as photosynthesis and productivity of vegetation, are associated with the exchange of CO2, water and energy. Accurate measurement of these fluxes are therefore fundamental to a broad understanding of the carbon cycle in terrestrial ecosystems. However, no such study was conducted under the conditions of the Agreste of Pernambuco, with the bean crop. Given the above, this study aimed to quantify the water, energy and CO2 fluxes in soil cultivated with bean under rainfed conditions. The study was conducted in a bean producing area of the city of São João, where were installed sensors to measure these fluxes, using the energy balance method - eddy covariance (energy and CO2 fluxes) and soil water balance method (water fluxes) in the period from 31/05/2013 to 08/20/2013. In addition to these measurements were also measured height, leaf area index (LAI) and the bean yield. Regarding the components of the water balance was found that the flow of water at a depth of 35 cm (deep drainage and/or capillarity rise) had very low values. It was also observed that the periods of high rainfall resulted in higher water storage in soil and increased evapotranspiration (ET). The ET obtained by water balance method had a total and average values of 146.0 mm and 1.78 mm d-1, respectively. The bean presented its highest water consumption during the reproductive period (29/06/2013 to 29/07/2013), with an average value of 2.55 mm d-1. Regarding the energy fluxes, it was found that the latent heat flux (LE) consumed on average 78.46% of the radiation (Rn). The ET, measured by the eddy covariance method, was total value of 179.3 mm, with a mean value of 2.2 mm d-1. Bean yield was 2,050 kg ha-1, with water use efficiency of 1.16 kg m-3. Regarding the CO2 fluxes, it was observed that the same varied from -11.21 to -0.75 mol m-2 s-1, indicating the occurrence of carbon sequestration by the crop. On average, bean sequestered 54 kg C ha-1 per day, the equivalent to 3.3 t C ha-1 during the trial period. / Muitos processos importantes que ocorrem nos ecossistemas, tais como, a fotossíntese e a produtividade da vegetação, estão associados com as trocas de CO2, água e energia. Medições precisas desses fluxos são, portanto, fundamentais para uma ampla compreensão do ciclo do carbono em ecossistemas terrestres. No entanto, nenhum estudo desse tipo foi realizado nas condições do agreste meridional de Pernambuco, com a cultura do feijão. Diante do exposto, o presente trabalho objetivou quantificar os fluxos de água, de energia e de CO2 em solo cultivado com feijão sob condições de sequeiro. O trabalho foi realizado em uma área produtora de feijão do município de São João, onde se instalou sensores para medir esses fluxos, usando as metodologias do balanço de energia - correlação dos turbilhões (fluxos de energia e de CO2) e do balanço hídrico no solo (fluxos de água) no período de 31/05/2013 a 20/08/2013. Também foram determinadas a altura, o índice de área foliar (IAF) e a produtividade do feijão. Em relação aos componentes do balanço hídrico verificou-se que o fluxo de água (drenagem profunda e/ou ascensão capilar) na profundidade de 35 cm teve valores muito baixos, como também que os períodos de elevada pluviosidade resultaram em maior armazenamento de água no solo e maior evapotranspiração (ET). A ET do feijão pelo método do balanço hídrico teve valor total e médio de 146,0 mm e 1,78 mm d-1, respectivamente. A cultura apresentou seu maior consumo de água no período reprodutivo (29/06/2013 a 29/07/2013), com valor médio de 2,55 mm d-1. Quanto aos fluxos de energia, verificou-se que o fluxo de calor latente (LE) consumiu em média 78,46% do saldo de radiação (Rn). A ET medida pela metodologia da correlação dos turbilhões obteve valor total durante o período experimental de 179,3 mm, com média de 2,2 mm d-1. A produtividade do feijão foi de 2.050 kg ha-1, com eficiência do uso de água de 1,16 kg m-3. Em relação aos fluxos de CO2, observou-se que os mesmos variaram de -0,75 a -11,21 mol m-2 s-1, indicando a ocorrência de sequestro de carbono pelo feijão. Em média, o feijão sequestrou 54 kg de C ha-1 por dia, o equivalente a 3,3 t de C ha-1 durante o período experimental.
|
13 |
Transesterificação química e enzimática de miscela etanólica de óleo de soja / Chemical and enzymatic transesterification of soybean oil ethanolic miscellaeNaiane Sangaletti 11 May 2012 (has links)
A matéria-prima na produção de biodiesel corresponde a mais que 70% do seu custo e o estudo de viabilidade tecnológica e econômica das diferentes matérias-primas se reveste de enorme importância. A extração do óleo de soja com solvente etanol resulta em duas miscelas, uma rica em óleo (miscela rica) e outra rica em etanol (miscela pobre). A miscela pobre pode ser reutilizada no processo de extração e a miscela rica pode ser utilizada diretamente sem a necessidade de dessolventização e de etapas de refino. A miscela rica em óleo foi esterificada por dois processos diferentes: químico e enzimático, com diferentes concentrações em razão molar (óleo:etanol), diferentes temperaturas e catalisadores básico (NaOH) ou enzimático (Novozym®435), buscando o maior rendimento em ésteres etilícos. O objetivo desse estudo foi avaliar o rendimento de ésteres etílicos aplicando enzimas imobilizadas Novozym®435 e um catalisador básico (NaOH) e analisar a viabilidade energética da produção de biodiesel a partir da transesterificação da miscela rica (óleo:etanol) em óleo de soja, sem necessidade de refino do óleo. Foi adotado o planejamento experimental e análise de superfícies de resposta para a seleção das melhores condições de processo, tendo como variáveis respostas o rendimento e a qualidade do biodiesel. Foram realizados ensaios de esterificação via enzimática e química. A reutilização da enzima foi estudada através da lavagem com diferentes solventes (etanol 96%, isopropanol e terc-butanol) e reações de transesterificação na presença do co-solvente terc-butanol. A produção de ésteres em miscelas permitiu a comparação dos custos entre o processo de catálise enzimática e catálise química com base na análise dos fluxos de materiais e energia. A miscela rica foi obtida após três banhos com miscela pobre e um último banho com etanol 99% (v/v), apresentando eficiência de 83% e um teor de óleo residual no farelo de 4,2%. Em sua composição, a miscela rica apresentou 90% em óleo de soja e até 7% de etanol. A transesterificação de miscela rica com catalisador NaOH foi otimizada e apresentou rendimento de ésteres etílicos (RE) 97,2% nas condições experimentais de: razão molar 1:12, concentração de catalisador 0,67% e temperatura de 30ºC. Na transesterificação enzimática, o rendimento máximo foi de 85% nas condições reacionais de razão molar 1:4,5, concentração de catalisador 9,5% e temperatura de 40ºC. A Novozym®435 não foi recuperada com sucessivas lavagens dos solventes. Entretanto, o terc-butanol como co-solvente aumentou o rendimento de ésteres para 94%. A análise dos fluxos de energia demonstrou que o a obtenção da matéria-prima (laminação e extração) foi a etapa que mais demandou energia. A produção de miscela rica em escala semi-piloto demandou mais energia que a de óleo refinado, porém, a etapa de transesterificação a partir de miscela rica, utilizando o catalisador químico, demandou menos energia comparada ao processo com catalisador enzimático e o convencional com metanol e etanol. A esterificação de miscela rica é energeticamente viável, entretanto, com um scale up adequado, a etapa de extração com etanol deve ser ajustada para viabilizar energeticamente a cadeia de produção de biodiesel por esta via alternativa. / The feedstock for biodiesel production represents more than 70% of the cost and technological and economic feasibility studies of different oil sources are of enormous importance. The extraction of soybean oil with ethanol solvent results in two miscella, one rich in oil (rich miscellae) and another rich in ethanol (poor miscellae). The poor miscellae can be reused in the extraction process and the rich miscellae can be used directly without dessolventizing and refining stages. The oil rich miscellae was esterified by two different processes: chemical and enzymatic, with different concentrations in the molar ratio (oil: ethanol), different temperatures and either basic catalyst (NaOH) or an enzyme (Novozym®435), searching for the highest production of ethyl esters. The study goal was to prove the feasibility of producing biodiesel from the transesterification of rich miscellae (oilethanol) in soybean oil, without oil refining and evaluating the performance of ethyl esters by applying immobilized enzymes Novozym®435 and a basic catalyst (NaOH). We adopted the experimental design and the surface response methodology for the best selection of process conditions, with the response variables the yield and the quality of biodiesel. Chemical and enzymatic esterification trials were conducted. The reuse of enzyme was studied by washing with different solvents (96% ethanol, isopropanol and tert-butanol) and the transesterification reaction in the presence of the co-solvent tert-butanol. The production of esters by enzymes in the miscellae allowed a comparison of the costs between the enzymatic and chemical catalysis process based on the energy flow analysis. The rich miscellae was obtained after three baths employing the poor miscellae and a last fourth bath with ethanol 99% (v/v), presenting efficiency of 83% and a residual meal oil content of 4.2%. In its composition, the rich miscellae showed 90% of soybean oil and up to 7% ethanol. The transesterification of the rich miscellae with NaOH catalyst was optimized and had a ethyl esters yield (RE) of 97.2% under the experimental conditions of: 1:12 molar ratio, catalyst concentration 0.67% and temperature 30° C. For the enzymatic transesterification, the maximum yield was 85% for the reaction conditions: molar ratio 1:4.5, catalyst concentration 9.5% and temperature 40° C. Novozym®435 was not recovered with successive washes of the solvents. However, the tertbutanol as a co-solvent increased the yield of esters to 94%. The energy flow analysis showed that obtaining the raw material (flaking and extraction) was the most energy demanding. The rich miscellae from the semi-pilot plant demanded more energy than the refined oil, however, the transesterification of the rich miscellae using chemical catalyst, required less energy compared to the enzymatic catalysis and the conventional process methanol and ethanol. The esterification of rich miscellae is feasible energetically, however, the extraction step with ethanol should be adjusted to enable energetically the chain of biodiesel production.
|
14 |
Desempenho energético de diferentes processos de produção de carvão vegetal / Energy performance of different charcoal production processesBernardes, Francisco Fernandes 17 December 2018 (has links)
O Brasil é, ao mesmo tempo, o maior produtor e o maior consumidor de carvão vegetal do mundo, com aproximadamente 85% da produção destinada à siderurgia, 12% à cocção de alimentos e os outros 3% às indústrias farmacêuticas, químicas e cimenteiras. O processo de transformação de madeira em carvão vegetal é caracterizado por apresentar baixo rendimento gravimétrico e por gerar outros produtos, como atiço, finos, gases condensáveis e gases não condensáveis. Diante disso, o estudo do fluxo de energia da carbonização é de fundamental importância para relacionar a entrada de madeira (matéria-prima) e a saída de carvão vegetal (principal produto) do processo e, contabilizar a energia disponível e consumida no produto final, representado por uma unidade energética os fatores de produção. O desempenho energético é apresentado na forma de indicadores como balanço, lucratividade e intensidade energética. Dessa forma, este estudo tem como objetivo geral estimar o desempenho energético da produção de carvão vegetal em diferentes processos (fornos retangulares, fornos circulares com fornalha e fornos de encostas) diante da proposição de um modelo téorico utilizando variáveis do processo de carbonização, como o rendimento gravimétrico, o poder calorífico, a umidade (madeira e carvão vegetal), a mão de obra e as operações mecanizadas. Para isso, o trabalho foi conduzido em etapas. A primeira ocorreu com base em um levantamento dos dados da produção realizado por meio de questionários, entrevista e visitas. A segunda, em função da particularidade de cada processo, algumas variáveis foram correlacionados com pesquisas bibliográficas. A terceira sucedeu por meio das estimativas dos materiais utilizados na produção do carvão, assim como a energia envolvida. Ao final, identificou-se que o processo que utiliza o forno de encosta apresenta o melhor desempenho energético e que as variáveis mão de obra e operações mecanizadas pouco influenciam na determinação do desempenho energético. / At the same time, Brazil is the largest producer and largest consumer of charcoal in the world, with approximately 85% of production for the steel industry, 12% for food cooking and the other 3% for the pharmaceutical, chemical and cement industries. The process of transformation of wood into charcoal is characterized by low gravimetric yield and to generate other products, such as ash, fines, condensable gases and non-condensable gases. Therefore, the study of carbonization energy flow is of fundamental importance to relate the input of wood (raw material) and the output of charcoal (main product) of the process and to account for the energy available and consumed in the final product, represented by an energy unit the factors of production. Energy performance is presented in the form of indicators such as balance sheet, profitability and energy intensity. Thus, this study has as a general objective to estimate the energy performance of charcoal production in different processes (rectangular furnaces, furnace circular furnaces and slope furnaces) before proposing a theoretical model using variables of the carbonization process, such as gravimetric efficiency, calorific value, moisture (wood and charcoal), manpower and mechanized operations. For this, the work was conducted in stages. The first one was based on a survey of production data by means of questionnaires, interviews and visits. The second, due to the particularity of each process, some variables were correlated with bibliographical research. The third was achieved by estimating the materials used in the production of coal, as well as the energy involved. At the end, it was identified that the process that uses the hillside furnace presents the best energy performance and that the variables labor and mechanized operations have little influence in the determination of the energy performance.
|
15 |
Um Algoritmo para Distribuição Balanceada de Carga Elétrica e Redução de Consumo de Energia em Centros de Dados e NuvensSILVA JÚNIOR, João Ferreira da 28 August 2013 (has links)
Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-03-11T13:53:35Z
No. of bitstreams: 2
Dissertaçao Joao Ferreira da Silva Jr.pdf: 2184320 bytes, checksum: fb503909f5b1d57d923852e5dafce5b6 (MD5)
license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-03-13T12:59:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2
Dissertaçao Joao Ferreira da Silva Jr.pdf: 2184320 bytes, checksum: fb503909f5b1d57d923852e5dafce5b6 (MD5)
license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-13T12:59:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2
Dissertaçao Joao Ferreira da Silva Jr.pdf: 2184320 bytes, checksum: fb503909f5b1d57d923852e5dafce5b6 (MD5)
license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5)
Previous issue date: 2013-08-28 / Os avanços tecnológicos acontecem por intermédio de pesquisas e estudos, inclusive com
a criação de novos paradigmas, tais como a computação em nuvem, comércio eletrônico
e redes sociais. Em alguns casos, grandes centros de dados são utilizados para suportar
esses paradigmas. Com isso, estes grandes centros de dados tornaram-se elementos
críticos no desenvolvimento de tarefas diárias, o que sugere que, a cada dia, utilizamos
mais seus recursos, aumentando a demanda e, consequentemente, o consumo elétrico.
Hodiernamente, o consumo de energia é uma questão de interesse comum. Pesquisas
demonstram que, como consequência da constante evolução e expansão da tecnologia da
informação, os centros de dados e as nuvens (cloud computing) são grandes consumidores
de energia elétrica. Com esse alto consumo, destacam-se as questões de sustentabilidade
e custo. Neste contexto, a presente dissertação propõe um algoritmo de distribuição de
carga elétrica (ADCE) para otimizar a distribuição de energia em infraestruturas elétricas
de centros de dados e nuvens privadas. O ADCE é suportado pelo ambiente denominado
Mercury, que é capaz de realizar uma avaliação integrada das métricas de confiabilidade,
custo e sustentabilidade. O ADCE otimiza, mais especificamente, a distribuição da
corrente elétrica na modelagem de fluxo de energia (EFM - Energy Flow Model). A
modelagem em EFM é responsável por estimar as questões de sustentabilidade e de custo
das infraestruturas elétricas de centros de dados e nuvens, respeitando as restrições de
capacidade de energia que cada dispositivo é capaz de fornecer (considerando o sistema
elétrico) ou extrair (considerando o sistema de refrigeração). Ademais, dois estudos de
caso são apresentados, onde são analisadas sete infraestruturas elétricas de um centro
de dados e seis de uma nuvem privada. Para os centros de dados foi alcançada uma
redução no consumo de energia de até 15,5% e a métrica utilizada para avaliar a redução
do impacto ambiental (exergia) foi reduzida em mais da metade de seu valor. No que
concerne ao estudo das nuvens privadas a redução do consumo de energia foi de até 9,7%
e da exergia de para quase um terço de seu valor inicial. Os resultados obtidos foram
significativos, uma vez que as preocupações ambientais ganham destaque com o passar
dos anos e os recursos financeiros das empresas são finitos e muito valiosos.
|
16 |
Assessment to support the planning of sustainable data centers with high availabilityCALLOU, Gustavo Rau de Almeida 12 November 2013 (has links)
The advent of services such as cloud computing, social networks and e-commerce has led
to an increased demand for computer resources from data centers. Prominent issues for
data center designers are sustainability, cost, and dependability, which are significantly
affected by the redundant architectures required to support these services. Within this
context, models are important tools for designers when attempting to quantify these
issues before implementing the final architecture.
This thesis proposes a set of models for the integrated quantification of the sustainability
impact, cost, and dependability of data center power and cooling infrastructures.
This is achieved with the support of an evaluation environment which is composed of
ASTRO, Mercury and Optimization tools. The approach taken to perform the system
dependability evaluation employs a hybrid modeling strategy which recognizes the advantages
of both stochastic Petri nets and reliability block diagrams. Besides that, a model
is proposed to verify that the energy flow does not exceed the maximum power capacity
that each component can provide (considering electrical devices) or extract (assuming
cooling equipment). Additionally, an optimization method is proposed for improving the
results obtained by Reliability Block Diagrams, Stochastic Petri nets and Energy Flow
models through the automatic selection of the appropriate devices from a list of candidate
components. This list corresponds to a set of alternative components that may compose
the data center architecture.
Several case studies are presented that analyze the environmental impact and dependability
metrics as well as the operational energy cost of real-world data center power and
cooling architectures. / Submitted by João Arthur Martins (joao.arthur@ufpe.br) on 2015-03-12T18:54:10Z
No. of bitstreams: 2
Tese Gustavo Callou.pdf: 4626749 bytes, checksum: 336a34ffc39f6ac623fa1144de2a66bf (MD5)
license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T18:54:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2
Tese Gustavo Callou.pdf: 4626749 bytes, checksum: 336a34ffc39f6ac623fa1144de2a66bf (MD5)
license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5)
Previous issue date: 2013-11-12 / O surgimento de servi¸cos como computa¸c˜ao nas nuvens, redes sociais e com´ercio eletrˆonico
tem aumentado a demanda por recursos computacionais dos data centers. Preocupa¸c˜oes
decorrentes para os projetistas de data center s˜ao sustentabilidade, custo, e dependabilidade,
os quais s˜ao significativamente afetados pelas arquiteturas redundantes requeridas
para suportar tais servi¸cos. Nesse contexto, modelos s˜ao ferramentas importantes para
projetistas quanto a tentativa de quantificar esses problemas antes mesmo de implementar
a arquitetura final.
Nessa tese, um conjunto de modelos ´e proposto para a quantifica¸c˜ao integrada do impacto
na sustentabilidade, custo e dependabilidade das infraestruturas de refrigeramento
e potˆencia de data centers. Isso ´e obtido com o suporte do ambiente de avalia¸c˜ao que ´e
composto pelas ferramentas ASTRO, Mercury e o m´odulo de otimiza¸c˜ao. A avalia¸c˜ao de
dependabilidade faz uso de uma estrat´egia de modelagem h´ıbrida que usa as vantagens
tanto das redes de Petri estoc´asticas como dos diagramas de blocos de confiabilidade.
Al´em disso, um modelo ´e proposto para realizar a verifica¸c˜ao se fluxo de energia n˜ao excede
a capacidade m´axima de potˆencia que cada equipamento pode prover (considerando
dispositivos el´etricos) ou extrair (assumindo equipamentos de refrigera¸c˜ao). Adicionalmente,
um m´etodo de otimiza¸c˜ao ´e proposto para melhorar os resultados obtidos atrav´es
dos diagramas de blocos de confiabilidade, das redes de Petri estoc´asticas e do modelo
de fluxo de energia pela sele¸c˜ao autom´atica dos dispositivos apropriados a partir da lista
de componentes candidatos. Essa lista corrresponde a um conjunto de componentes que
podem ser utilizados para compor a arquitetura de data center.
V´arios estudos de casos s˜ao apresentados para analisar o impacto ambiental, a dependabilidade
e o custo operacional de energia el´etrica de arquiteturas reais de potˆencia
e refrigera¸c˜ao de data centers.
|
17 |
Estudo computacional do perfil energético e dinâmica de reações químicas bimolecularesPROENZA, Yaicel Gé 07 October 2016 (has links)
Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2017-03-24T19:39:36Z
No. of bitstreams: 2
license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5)
Tesis Doutorado Yaicel 2016.pdf: 2623082 bytes, checksum: cafc3dec5768c69da2e77ed04124e96b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-24T19:39:36Z (GMT). No. of bitstreams: 2
license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5)
Tesis Doutorado Yaicel 2016.pdf: 2623082 bytes, checksum: cafc3dec5768c69da2e77ed04124e96b (MD5)
Previous issue date: 2016-10-07 / Facepe / O mecanismo de várias reações químicas bimoleculares em fase gasosa foi analisado e
interpretado usando a energética dos perfis de energia potencial combinado com a teoria
estatística (RRKM) e a simulação de trajetórias quaseclássicas via dinâmica molecular de
Born-Oppenheimer. Primeiramente, foi testado o desempenho de vários métodos da DFT
(do inglês, density funcional theory) em relação ao método CCSD(T)/CBS na descrição
tanto do perfil energético quanto da distribuição relativa de produtos iônicos para as
reações X– + CH3ONO2 (X = F, OH e NCCH2) em fase gasosa. Na comparação, além dos
critérios habituais baseados em desvios absolutos e relativos, foram usados critérios mais
rigorosos como o intervalo de confiança estatístico e a capacidade dos funcionais em
descrever as alturas de barreira relativas. Os funcionais duplo-híbridos (B2PLYP e
B2GPPLYP) são os mais apropriados para estudos cinéticos e de seletividade. Em
segundo lugar, foi discutido o mecanismo SN2 das reações HX– + CH3Y (X = O, S; Y =
F, Cl, Br) em fase gasosa do ponto de vista dinâmico. As trajetórias de dinâmica
quaseclássicas revelaram um forte comportamento não-estatístico para estas reações, em
que o caminho de reação preferido não foi aquele sugerido pela coordenada intrínseca de
reação (IRC, do inglês intrinsic reaction coordinate), ou seja, os complexos CH3XH⋯Y–
(via ligação de hidrogênio) não foram observados. A análise dos perfis de energia
potencial após o estado de transição não fornece uma racionalização que permita
compreender o comportamento não-estatístico. No entanto, a análise do fluxo energético
durante a dinâmica mostrou que as trajetórias quaseclássicas apresentam uma bifurcação
em relação à energia rotacional e que a incapacidade de seguir o caminho da IRC surge
dos períodos vibracionais para a flexão do modo X−CY serem longos, implicando em
pouca energia rotacional nos fragmentos HXCH3. Por fim, o mecanismo e a seletividade
das reações X– + CH3ONO2 (X = NCCH2, CH3COCH2 e PhCH2) em fase gasosa foram
estudados para os canais ECO2, SN2@C e SN2@N. A concordância entre as distribuições
relativas de produtos iônicos calculadas e experimentais foi quase perfeita, o que indicou
a aplicabilidade das aproximações estatísticas tanto quanto a importância de considerar a
regioseletividade dos nucleófilos ambidentados e a exploração detalhada da superfície de
energia potencial na determinação de intermediários. / The mechanism of several bimolecular chemical reactions in the gas phase has been
analyzed and interpreted by using the potential energy profiles along with the RRKM
statistical theory and the simulation of quasiclassical trajectories via Born-Oppenheimer
molecular dynamics. Firstly, the accuracy and robustness of several DFT (density
functional theory) methods in describing the potential energy profiles and the ionic
product distributions of the X– + CH3ONO2 (X = F, OH and NCCH2) gas phase reactions
were compared to that of the CCSD(T)/CBS level of theory. In addition to the usual mean
signed and unsigned deviations, this study used tighter criteria such as the statistical
confidence interval and the consistency of the functionals to describe the relative barrier
heights. The double-hybrid functionals (B2PLYP and B2GPPLYP) performed better for
kinetics and selectivity. Secondly, the SN2 mechanism for the HX– + CH3Y (X = O, S; Y
= F, Cl, Br) gas phase reactions is discussed from a dynamical point of view. The
quasiclassical trajectories revealed a strong non-statistical behavior for these reactions,
where the preferred reaction pathways did not follow the intrinsic reaction coordinate
(IRC), i.e., the hydrogen bonded CH3XH⋯Y– postreaction complexes were not observed.
The analysis of the potential energy profiles after the transition state does not provide a
rationalization that allows us to understand the non-statistical behavior. However, the
analysis of the energy flow during the dynamics showed that the quasiclassical
trajectories cross a dynamical bifurcation related to the rotational energy on the system
and that the inability to follow the IRC pathway arises from the long vibrational periods
of the X−CY bending mode, implying a low fraction of rotational energy in the HXCH3
fragments. Finally, the ECO2, SN2@N and SN2@N mechanisms and selectivity of the X–
+ CH3ONO2 (X = NCCH2, CH3COCH2 e PhCH2) gas phase reactions have been
investigated. The agreement between the calculated and experimental ionic products
ratios was almost perfect, and indicated the reliability of the statistical approaches as well
as the importance of considering the regioselectivity of ambidented nucleophiles and the
detailed investigation of the potential energy surface to determine intermediates.
|
Page generated in 0.0442 seconds