Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-20T06:56:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Milhões de toneladas de resíduos domésticos e industriais, entre eles o óleo lubrificante usado, são descartados diariamente na natureza. Os problemas ambientais causados pelo descarte e queima do óleo lubrificante usado, os resíduos gerados pelo processo de rerrefino, a necessidade de uma solução a essas causas, são motivos deste trabalho. O intuito principal é propor uma metodologia alternativa técnico-econômica do processo de rerrefino. No desenvolvimento deste trabalho foram comparados os adsorventes terra fuller (argila utilizada pelas rerrefinadoras atualmente) e o carvão ativado a partir do nó de pinho. Para tanto, os adsorventes foram caracterizados quanto à composição química e mineralógica, distribuição do tamanho de partículas, área superficial, diâmetro médio dos poros, densidade e análise microestrutural. Os óleos clarificados por estes adsorventes foram caracterizados segundo as Normas ASTM e ABNT/NBR, obtendo-se resultados semelhantes. Porém, o carvão de nó de pinho, por ser um carvão vegetal e possuir uma grande área superficial, absorve mais óleo que a terra fuller. Portanto há uma perda significativa de 15% de óleo nesse adsorvente, comparado a uma perda de, apenas, 2,5% a 3% na terra fuller. Toma-se como base o montante de óleo que entra nesta etapa do processo, ou seja, clarificação/filtração. Assim, uma outra metodologia alternativa ao processo de rerrefino de óleo usado foi proposta. Esta metodologia emprega dois adsorventes: um carvão ativado (obtido de resíduo do próprio processo de rerrefino) a ser utilizado na etapa de tratamento químico/acidificação e, a terra fuller na etapa seguinte, clarificação/filtração. As vantagens desta nova metodologia são que: na etapa de tratamento químico/acidificação a quantidade de ácido sulfúrico foi reduzida em, aproximadamente, 30% em peso e o tempo de processo foi reduzido em 48%. Na etapa de clarificação/filtração a quantidade de terra fuller foi reduzida em 7%. Não se faz necessário a adição de 2,7% de hidróxido de cálcio para neutralização final. Estas reduções foram calculadas em relação aos parâmetros utilizados no processo de rerrefino que possui o evaporador de película.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T19:03:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 245442.pdf: 1848533 bytes, checksum: f6bdf9b22b2d4ee8e7fad838e3d07975 (MD5) / Neste trabalho, é apresentada uma análise teórica e experimental da influência da atomização de óleo lubrificante na câmara de compressão de compressores alternativos de refrigeração. A atomização de óleo no cilindro proporciona uma remoção de calor do refrigerante durante o processo de compressão e um abaixamento da temperatura dos componentes do compressor. O principal objetivo deste resfriamento é a redução das perdas de energia ocasionadas por ineficiências do processo de compressão e por superaquecimento do refrigerante durante a sucção, as quais somam grande parte das perdas totais de energia de um compressor. Um compressor protótipo foi construído e instrumentado a fim de testar a atomização de óleo na câmara de compressão. Os testes foram realizados com fluido refrigerante R-134a em uma bancada experimental especialmente adaptada para receber o compressor protótipo. Para complementar as análises experimentais, um modelo termodinâmico para o processo de compressão do fluido refrigerante com atomização de óleo foi desenvolvido usando uma formulação integral dos princípios de conservação de massa e de energia. Neste modelo, é assumido que o fluido refrigerante e o óleo lubrificante coexistem separadamente no interior do cilindro com diferentes temperaturas. Simulações com um programa de Computação Fluidodinâmica (CFD) foram realizadas para complementar a análise integral. Os efeitos da atomização de óleo no desempenho do compressor são apresentados e discutidos em função de parâmetros como o tipo de óleo (mineral ou sintético) e condições de injeção (temperatura, posição do injetor, vazão de óleo). O comportamento da pressão do refrigerante em função do volume da câmara de compressão foi determinado experimentalmente para situações sem e com atomização de óleo. Foram constatadas reduções significativas nas temperaturas de vários pontos do compressor para os dois tipos de óleo. Entretanto, a solubilidade do refrigerante no óleo se mostrou bastante influente sobre parâmetros globais, como a capacidade de refrigeração, a eficiência de compressão e o coeficiente de performance. Para o óleo mineral, que apresenta menor solubilidade com o fluido refrigerante, foi observado um pequeno ganho em capacidade de refrigeração e eficiência de compressão em uma dada condição de operação.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-22T12:07:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 233812.pdf: 1997158 bytes, checksum: 7d4b9c362eb494a08c6ac300a2f65929 (MD5) / A eliminação do uso dos refrigerantes halogenados, em função dos prejuízos que causam à camada de ozônio e de sua contribuição para o aquecimento global, deu início a uma nova era na refrigeração, na qual o desempenho ambiental dos fluidos refrigerantes passou a ter importância fundamental.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:08:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334648.pdf: 1489043 bytes, checksum: 15c8d0635caccfd99768008ee3cd3af3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Os contaminantes orgânicos sulfurados e nitrogenados presentes em óleos lubrificantes são indesejáveis por causarem problemas de corrosão, por contaminarem os catalisadores nos processos de refino, além de serem precursores de poluentes atmosféricos gasosos. O hidrotratamento é o processo mais difundido para a remoção destes contaminantes. No entanto, como os óleos básicos que compõem os óleos lubrificantes são frações mais pesadas do petróleo, estes possuem uma concentração mais elevada de compostos sulfurados e nitrogenados. A presença de compostos nitrogenados acarreta um efeito inibidor durante o hidrotratamento, tornando mais severas suas condições de operação e elevando os custos do processo. Desta forma, a remoção desses compostos por meio de processo adsortivo, associado ao processo tradicional, é uma técnica promissora e favorável, sobretudo do ponto de vista econômico e operacional, uma vez que ocorre em temperaturas e pressões baixas, muitas vezes em condições ambiente. Neste contexto, buscou-se estudar a desnitrogenação de óleos lubrificantes naftênicos sintético, por meio de processos adsortivos, utilizando dois tipos de carvão ativado comerciais: carvão ativado de casca de coco (CAC) e carvão ativado betuminoso (CAB), além de um estudo multicomponente para adsorção de composto nitrogenado e sulfurado. A análise do composto nitrogenado (carbazol) e do composto sulfurado (dibenzotiofeno), utilizando cromatografia gasosa e o método do padrão interno, mostrou-se válida e eficaz. Com relação aos processos adsortivos para remoção do carbazol, constatou-se que a capacidade de adsorção aumentou com o aumento da temperatura. O modelo isotérmico de Langmuir pode ser adequadamente ajustado aos dados experimentais de equilíbrio de adsorção do carbazol, com capacidade máxima de adsorção de 0,96 mmol/g para o adsorvente CAB e 0,68 mmol/g para o CAC. No estudo multicomponente com adsorvente CAB, constatou-se uma afinidade maior para a adsorção do composto nitrogenado, em comparação ao sulfurado. Por meio da regeneração térmica, resultados superiores a 50 % foram encontrados para o adsorvente CAB, já no segundo ciclo de reúso. Concluiu-se que a adsorção de composto nitrogenado e sulfurado por parte dos adsorventes estudados, em especial o CAB, apresentou bons resultados, de forma que a aplicação do processo adsortivo associada ao processo de hidrotratamento é promissora.<br> / Abstract : The organic sulfur and nitrogen contaminants present in lubricating oils are undesirable because they cause corrosion problems, defile catalysts in refinery processes, and are precursors of gaseous pollutants. The hydrotreatment is the most generally process used to remove these contaminants. However, as base oils that compose the lubricating oil are heavy fractions of oil whish have a higher concentration of sulfur and nitrogen compounds. The presence of nitrogen compounds causes an inhibitory effect during the hydrotreatment, making the operating conditions most severe and raising costs of the process. So, the removal of these compounds by adsorption process, associated to the traditional process, is a promising and favorable method, especially from the economic and operational view point, because occurs at low temperature and pressure. The denitrogenation of synthetic naphthenic lubricating oils was studied by the adsorption processes using two types of activated carbon: activated carbon of coconut shell (ACC) and bituminous activated carbon (ACB). Also a multicomponent adsorption of nitrogen and sulfur compounds was studied. The analysis of the nitrogen compound (carbazole) and sulfur compound (dibenzothiophene), using the gas chromatography and the internal standard method, proved to be valid and effective. About adsorption processes for removal of carbazole, the adsorption capacity increased with the increase of temperature. The Langmuir model was adjusted accordingly to the adsorption equilibrium data of carbazole, with the maximum adsorption capacity of 0.96 mmol/g by the ACB adsorbent, and 0.68 mmol/g by the ACC adsorbent. In the multicomponent study, the adsorption affinity of the nitrogen compound is higher than the sulfur compound at the ACB adsorbent. In the second reuse cycle, results above 50 % were found for the regenerative capacity of the ACB adsorbent. It was found that the adsorption of sulfur and nitrogen compounds by the adsorbents studied, especially ACB, showed good results. So, the application of adsorptive process associated with the hydrotreatment is promising.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:42:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304353.pdf: 28322357 bytes, checksum: 34efb2d7cd1ad9803a2f6b3055f26206 (MD5) / O conhecimento do processo de lubrificação das partes móveis dos compressores alternativos herméticos, sobretudo do pistão, é de importância fundamental na concepção de sistemas de refrigeração mais eficientes. A existência de uma pequena folga entre o pistão e o cilindro permite que movimentos radiais do pistão afetem a espessura do filme lubrificante e o regime de lubrificação do conjunto. Adicionalmente, os fenômenos de cavitação e restauração do filme considerando a interação óleo/refrigerante ainda não são totalmente compreendidos e merecem mais estudos para que melhorias no projeto do compressor sejam atingidas. Neste contexto, o presente trabalho propõe um estudo teórico e experimental do escoamento de óleo e refrigerante pela folga pistão-cilindro de compressores alternativos utilizados em sistemas de refrigeração de pequena capacidade. Inicialmente é proposta a construção de uma bancada para estudo experimental das características do escoamento na geometria da folga pistão-cilindro com o pistão estático. A bancada experimental é composta por uma seção de teste com um pistão e um cilindro transparente instrumentado com sensores de pressão e termopares em diversos pontos. O cilindro é apoiado sobre um conjunto de plataformas acionadas por micrômetros que permitem que a pressão do escoamento seja medida em várias posições para diferentes graus de desalinhamento entre o pistão e o cilindro. A análise teórica engloba três modelagens distintas. O primeiro modelo descreve o escoamento bifásico da mistura em equilíbrio local na geometria da folga para a situação onde o pistão é mantido estático. As equações de Reynolds e da conservação da energia foram resolvidas numericamente considerando a variação da propriedades físicas das fases para a determinação das distribuições de pressão e temperatura do escoamento. Os resultados obtidos foram comparados com os dados experimentais medidos na bancada, com o intuito de validar o modelo. O segundo modelo estende a metodologia anterior para descrever a lubrificação dinâmica do pistão, onde os movimentos do pistão e a transferência de calor no filme lubrificante foram incorporados. Parâmetros relativos ao movimento do pistão como a potência consumida e vazamento de refrigerante pela folga foram obtidos e comparados com os calculados por modelos que consideram o filme isotérmico. Por último, o terceiro modelo envolve a caracterização do processo de crescimento de bolhas individuais em misturas óleo-refrigerante submetidas a descompressões isotérmicas, onde as hipóteses de equilíbrio mecânico e termodinâmico são suspensas. Este modelo é apresentado como uma ferramenta promissora para a descrição do crescimento de bolhas que pode ocorrer no filme lubrificante relacionado à cavitação, e da formação de espuma no cárter durante a partida do compressor. / A detailed knowledge of lubrication process in reciprocating compressors, particularly the piston assembly lubrication, has a fundamental role in the design of more efficient refrigeration systems. A radial clearance between the piston and the cylinder walls allows piston oscillatory radial movements that affect both the lubricant film thickness and the lubrication regime. Furthermore, cavitation and restoration of the lubricant film considering the oil/refrigerant interaction are not totally understood and these issues deserve additional studies for future improvements in the design of compressors. With this in mind, this work proposes a theoretical/experimental study of the ow of oil and refrigerant through the piston-cylinder clearance of reciprocating compressors used in small capacity refrigeration systems. Firstly, the project of a experimental apparatus is proposed to study ow characteristics in the piston-cylinder geometry with the piston steady. The apparatus consists of a test section in which the piston is placed inside a translucent cylinder equipped with thermocouples and pressure sensors at defined positions. The cylinder is mounted upon a set of micrometerguided stages that allows pressure measurements at several positions for different piston-cylinder misalignment degrees. Theoretical analysis includes three different models. The first one is an equilibrium model to describe the two-phase ow of the mixture through the clearance in which the piston is steady. The Reynolds and the energy conservation equations were solved numerically considering the variation of the physical properties in both phases in order to calculate the film pressure and temperature. The numerical results were compared with the experimental ones in order to validate the model. The second model extends the previous methodology to describe the piston dynamic lubrication in which piston movements and the heat transfer effect in the film were considered. The performance parameters related to piston movement, such as the power consumption and refrigerant leakage, were obtained and compared with those ones calculated by isothermal models. Finally, the third model regards characterization of growth process of individual bubbles in oil-refrigerant mixtures under isothermal depressurization, in which assumptions of mechanical and thermodynamic equilibrium were suppressed. This model is introduced as a potential tool to predict bubble growth that may occur as a result of cavitation in film, and the foamming process in the oil sump during compressor start-up.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-10-11T04:03:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342186.pdf: 10392257 bytes, checksum: 8c1c5b44f4e3bee87886782ff84656eb (MD5) Previous issue date: 2016 / Esta tese visou o desenvolvimento de um material autolubrificante volumétrico de matriz ferrosa contendo MoS2 como elemento lubrificante majoritário. Estudos demonstram a dificuldade em se produzir este tipo de compósito, devido a reação do MoS2 com a matriz ferrosa durante a sinterização. Desta forma, a pesquisa desenvolvida nesta tese buscou soluções para evitar ou reduzir esta reação, avaliando a influência de parâmetros da matéria-prima da matriz e da fase lubrificante (tamanho de partícula, adição de outros elementos e teor de lubrificantes), bem como parâmetros de processamento (taxa de aquecimento, temperatura, formação de fase líquida, tempo de patamar e atmosfera de sinterização). Os resultados mostraram que a temperatura influiu de forma preponderante na reação, mas não a taxa de aquecimento e que o uso de um pó de Fe de menor tamanho de partícula acelera-a; o melhor desempenho está associado ao MoS2 de maior tamanho de partícula (d50=32µm) e 9% em volume é o teor limite; a adição de grafite ou h-BN retarda a reação, porém apenas compósitos com MoS2+grafite apresentaram coeficiente de atrito abaixo de 0,2 associado a um baixo desgaste. A adição de elementos de liga modificou a forma como o MoS2 reagiu com a matriz ferrosa e o desempenho tribológico do compósito, sendo que alguns apresentaram resultados similares ao Fe puro (Ni misturado e P pré-misturado), outros possuem caráter deletério (Cr e Mo misturados e Mo pré-ligado) e alguns apresentaram caráter benéfico (C e P misturados e Cr pré-ligado). É viável sinterização de amostras em temperaturas entre 800 e 850 °C, porém as abordagens visando a intensificação da densificação e propriedades mecânicas não foram bem sucedidas. Através da definição e controle da matéria prima inicial (nomeadamente tamanho de partícula da matriz e do MoS2), composição do compósito e parâmetros de processamento (temperatura, tempo e atmosfera de sinterização) foi possível a produção de materiais autolubrificantes de matriz ferrosa contendo MoS2 como elemento lubrificante majoritário que apresentam baixo coeficiente de atrito a seco (0,06-0,08) associado a uma baixa taxa de desgaste (2,0-3,5 x 10-6 mm³.N-1.m-1).<br> / Abstract : This thesis aimed the development of a self-lubricating composite containing MoS2 dispersed in an iron matrix produced by powder metallurgy. Previous studies demonstrate that MoS2 reacts with iron matrices during sintering, making the production of Fe-MoS2 composites rather difficult. Therefore the research developed within this thesis focused on the possible solutions to avoid or reduce this reaction, evaluating the influence of raw material (particle size, amount and type of lubricants) and processing (heating rate, temperature, dwell time, liquid phase formation and atmosphere) parameters. The results have shown that temperature has a major influence on the reaction, but not the heating rate; the use of a small Fe particle size accelerates the reaction; better performance was achieved by using the d50=32µm MoS2 and 9% in volume is the limit amount; the addition of graphite or h-BN slows the reaction, but only MoS2+graphite composites presents friction coefficient below 0,2 associated with low wear rate. The addition of alloying elements modified how MoS2 interacts with the iron matrix and the composite friction coefficient, some of which had a beneficial effect (admixed C and P, and pre-alloyed Cr alloy), while others (admixed Cr and Mo, and pre-alloyed Mo alloy) are harmful. It is possible to produce iron samples by low temperature sintering (800-850 °C), however the approaches to improve densification and mechanical properties were not successful. By means of defining and adequate control of the raw material (namely particle size of matrix and lubricants), composition and processing parameters (sintering temperature, time and atmosphere) it was possible to produce self-lubricating iron based composites containing MoS2, which presented low dry friction coefficient (0,06-0,08) and low wear rate (2,0-3,5 x 10-6 mm³.N-1.m-1).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T12:35:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 186102.pdf: 1700029 bytes, checksum: 2f6aec52d2800a74264b05e60cb4fe6f (MD5) / O presente trabalho trata da modelagem do escoamento da mistura óleo lubrificante e fluido refrigerante em um duto circular de seção constante. O escoamento desta mistura inevitavelmente ocorre em vários componentes de sistemas de refrigeração, bem como outras situações em engenharia. Assim, o avanço no conhecimento deste escoamento pode representar benefícios para as indústrias de refrigeração e lubrificação em particular, e para um melhor entendimento de escoamentos bifásicos em geral. A liberação do refrigerante dissolvido no óleo ocorre onde existe queda de pressão, causando a formação de bolhas de gás e até mesmo formação de espuma, alterando as condições do escoamento. É desejável então determinar numericamente os valores de pressão e temperatura ao longo do escoamento, relacionando-os com as características da mistura óleo e refrigerante, tais como o título e a fração de vazio, além de analisar a influência no padrão de escoamento de parâmetros como o fluxo de massa, fração mássica e os valores de temperatura e pressão na entrada do escoamento. Na presente dissertação, o escoamento é modelado em duas regiões. Uma inicial de escoamento bifásico convencional, para baixas quantidades de gás livre, onde a mistura líquido/gás é tratada como um fluido homogêneo, com pseudo-propriedades baseadas em médias das propriedades das fases da mistura. A segunda região é de escoamento de espuma, quando a fase gasosa é predominante e o fluido é tratado como não-newtoniano. Os resultados do modelo para uma mistura de óleo mineral e refrigerante R12 são comparados com dados experimentais. Também os principais parâmetros do escoamento são variados nas simulações e os resultados são apresentados e discutidos. Adicionalmente é realizada a comparação entre duas misturas distintas, R134a e óleo éster poliol e R12 e óleo mineral, comentando as principais razões das diferenças dos resultados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2000. / Made available in DSpace on 2012-10-18T02:31:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275448.pdf: 3198608 bytes, checksum: e97b875552b5d442e53d8a0f4f1cb728 (MD5) / Diversos fenômenos que ocorrem no interior dos sistemas de refrigeração dependem da interação entre o óleo lubrificante e o fluido refrigerante. Uma boa miscibilidade entre óleo e refrigerante assegura o retorno do óleo para o compressor através da redução da sua viscosidade. Dentro do compressor o lubrificante é usado principalmente para selar vazamentos, para resfriar elementos quentes e para lubrificar partes deslizantes. O desempenho e a confiabilidade dos sistemas de mancais do compressor são fortemente afetados pela presença de refrigerante dissolvido no óleo. Isto ocorre devido ao desprendimento de refrigerante provocado por variações súbitas na temperatura e na pressão, o que origina uma mistura bifásica com densidade e viscosidade distintas das do lubrificante. Um conhecimento geral do escoamento da mistura óleo e refrigerante é crucial para o desenvolvimento de modelos de lubrificação, usados na análise e simulação de problemas de mecânica dos fluidos no interior de compressores. No presente estudo o escoamento de óleo lubrificante com desprendimento de refrigerante é explorado experimentalmente. Uma mistura de óleo saturado com refrigerante é forçada a escoar ao longo de dois tubos retos horizontais de diâmetro constante. Um tubo é usado para visualização do escoamento e no outro são realizadas medições de pressão e temperatura. Na entrada dos tubos o estado líquido prevalece e, à medida que o escoamento prossegue e conseqüentemente a pressão se reduz, ocorre o desprendimento de refrigerante devido à redução da solubilidade do fluido refrigerante no óleo lubrificante. Inicialmente observa-se uma pequena quantidade de bolhas, porém a população de bolhas cresce ao longo do escoamento, de modo que ao final dos tubos atinge-se escoamento em espuma. A visualização do escoamento permite a identificação dos regimes de escoamento bifásico experimentados pela mistura. As distribuições de pressão e temperatura são medidas ao longo do escoamento e a partir delas o título e a fração de vazio são estimados. O principal objetivo deste trabalho é melhorar a compreensão deste complexo escoamento para permitir a elaboração de modelos físicos e matemáticos com o intuito de explorar a mecânica de fluidos no interior de componentes do compressor. / Several phenomena occurring inside refrigerating systems depend on the interaction between the lubrication oil and the refrigerant working fluid. Regarding the refrigeration cycle, good miscibility of oil and refrigerant assure easy return of the circulating oil to the compressor through the reduction of the oil viscosity. Inside the compressor the lubricant is mainly used for leakage sealing, cooling of hot elements and lubrication of sliding parts. In the compressor bearing systems the presence of refrigerant dissolved in the oil greatly influences the performance and reliability of the compressor due to the outgassing resulting from sudden temperature and pressure variations. This causes the formation of a two-phase mixture with density and viscosity strongly affecting the lubricant characteristics. A general understanding of the oil-refrigerant mixture flow is crucial in developing lubrication models to be used in analysis and simulation of the fluid mechanics inside the compressor. In the present work the lubrication oil flow with refrigerant outgassing is explored experimentally. A mixture of oil saturated with refrigerant is forced to flow in two straight horizontal tubes of constant diameter. One tube is used for flow visualization and the other is instrumented for pressure and temperature measurements. At the tubes inlet, liquid state prevails and as flow proceeds the pressure drop reduces the gas solubility in the oil and outgassing occurs. Initially a small amount of bubbles is observed and eventually the bubble population reaches a stage where foaming flow is observed. The flow visualization allowed identification of the two-phase flow regimes experienced by the mixture. Pressure and temperature distributions are measured along the flow and from that mixture quality and void fraction were estimated. The main motivation for this work is to improve the understanding of this complex flow to construct physical and mathematical models for exploring the fluid mechanics within the compressor parts.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T20:51:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 292665.pdf: 2256970 bytes, checksum: 24cf4078c8291e4895b7de1e4d6471eb (MD5) / A dessulfurização é uma etapa importante no processamento de petróleo e o seu aprimoramento é fundamental para melhorar a qualidade dos derivados de petróleo, reduzir o impacto ambiental causado pelo produto final e diminuir os custos de produção. No presente trabalho, estudou-se a remoção de compostos organossulfurados de óleos lubrificantes de origem naftênica. Esses óleos são provenientes das correntes de destilação à vácuo, chamadas de gasóleo pesado. A sua comercialização, após o processamento nas refinarias, se dá na forma de óleos básicos, tornando-se apenas um óleo lubrificante após a colocação de aditivos pelo distribuidor final. Neste trabalho, avaliou-se tecnicamente a possibilidade de utilizar o processo de adsorção em coluna como alternativa ou complemento aos processos de hidrotratamento utilizados para a dessulfurização de óleos lubrificantes naftênicos. Inicialmente, levantou-se os parâmetros termodinâmicos e cinéticos através da isoterma de equilíbrio e da cinética de adsorção em batelada. A capacidade máxima de adsorção de dibenzotiofeno, presente em óleos lubrificantes, pelo carvão, foi de 249,87mg/g. A análise de dibenzotiofeno, presente em óleos lubrificantes sintéticos, utilizando como elemento de medida a cromatografia gasosa e o método do padrão interno, se mostrou bastante eficaz. O modelo de cinética de pseudo 2.a ordem se ajustou melhor aos dados experimentais, sugerindo uma estrutura microporoso para o carvão que se ratificou com o diâmetro médio dos poros de 8 angstrons, resultante da análise da distribuição dos poros do carvão. As cinéticas de adsorção em processos contínuos foram realizadas em coluna de adsorção em escala laboratorial. Avaliouse nesse experimento a influência da vazão e concentração de alimentação da coluna na eficiência de remoção de enxofre presente em óleos lubrificantes. Para facilitar o escalonamento da coluna desenvolveu-se um simulador utilizando um modelo matemático fenomenológico e o método de volumes finitos para a solução das equações do modelo. Os resultados obtidos pela rotina computacional corroboraram com os dados experimentais. O carvão utilizado foi regenerado à temperatura de 300oC, sendo que 89,68% da sua capacidade de adsorção foi restituída na primeira regeneração. / Desulfurization is an important stage in the processing of petroleum and its improvement is fundamental in order to improve the quality of petroleum derivatives, to reduce the environmental impact of the final product and to decrease the production costs. In this study the removal of organosulfur compounds from lubricating oils derived from naphthene is investigated. These oils are obtained from vacuum distillation streams known as heavy gas oil. They are commercialized, after processing in refineries, in the form of basic oils, becoming lubricating oils only after the addition of additives by the final distributer. In this study the column adsorption process was technically evaluated as a method to replace or complement the hydrotreatment processes used for the desulfurization of naphthenic lubricating oils. Firstly, the thermodynamic and kinetic parameters were determined through equilibrium isotherms and batch adsorption kinetics studies. The maximum capacity for the adsorption of dibenzothiophene (present in lubricating oils) onto carbon was 249,87 mg/g. The determination of dibenzothiophene present in synthetic lubricating oils using gas chromatography and the internal standard method was found to be efficient. A pseudo-second-order kinetic model gave the best fit to the experimental data, suggesting that the carbon has a microporous structure, which was verified by the average pore diameter of 8 angstroms according to the results for the pore size distribution of the carbon. The adsorption kinetics in continuous processes was determined in a laboratory scale adsorption column. In this experiment the influence of the column feed flow and concentration on the efficiency of sulfur removal from lubricating oils was evaluated. To facilitate the scaling of the column, a simulator was developed using a phenomenological mathematical model and the finite volumes method to solve the model equations. The results obtained from the computational routine were consistent with the experimental data. The carbon used was regenerated at a temperature of 300°C, with 89,68% of its adsorption capacity being recovered in the first regeneration.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T23:48:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 257299.pdf: 2673154 bytes, checksum: ab1c3a9446789aeeaf0c5922fd7cddc2 (MD5) / No interior de um compressor hermético, o óleo lubrificante tem por função lubrificar as partes móveis, reduzir o vazamento do gás entre o cilindro e o pistão, prevenir a corrosão e o desgaste das partes metálicas, reduzir o acúmulo de contaminantes, amortecer impactos entre os componentes e controlar o campo de temperaturas do compressor por meio da transferência de calor com o gás, com a carcaça e com os demais componentes internos. No presente trabalho, é apresentada uma metodologia de cálculo para se avaliar a influência do óleo lubrificante na transferência de calor de um compressor hermético alternativo. Em alguns compressores, a existência de um padrão de circulação do lubrificante, promovido por um sistema de bombeamento acoplado ao eixo, proporciona uma remoção do calor dos componentes internos, o qual é rejeitado para o ambiente externo por meio da formação de um filme descendente de óleo junto à parede interna da carcaça. O presente modelo propõe equações para o transporte de calor na forma diferencial unidimensional cuja solução fornece o campo de temperaturas no óleo e na carcaça para uma dada condição de operação do compressor. A fim de validar o modelo numérico proposto, um compressor protótipo foi devidamente instrumentado para fornecer valores de temperatura em diversos pontos da carcaça e da parte interna do compressor para diferentes condições de operação. Os testes foram realizados em uma bancada experimental especialmente adaptada para receber o compressor protótipo. Adicionalmente à análise experimental, um modelo térmico global baseado em balanços de massa e energia na forma integral para os componentes internos do compressor foi adaptado e acoplado ao modelo de transferência de calor no óleo e na carcaça. Este modelo permitiu estimar a influência de diversas variáveis relativas ao escoamento do óleo sobre importantes parâmetros do compressor, como temperatura dos componentes, capacidade de refrigeração e potência consumida. De uma forma geral, observa-se que a temperatura dos componentes internos, da carcaça e do óleo no reservatório (cárter) são, em algumas condições, influenciadas pelo padrão de escoamento do óleo no interior da carcaça de forma significativa. Entretanto, grandezas energéticas e de eficiência são pouco afetadas por parâmetros como a vazão total de óleo bombeada, a vazão de óleo que escoa como um filme na parede da carcaça, o volume de óleo presente no cárter do compressor e a fração de óleo que escoa por sobre os componentes internos do compressor.