Tese de mestrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1998

Tese de mestr.. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 1998

As microalgas são microrganismos fotossintetizantes que possuem uma alta produtividade por área e não necessitam de terrenos agriculturáveis, nem água agriculturável. Neste trabalho foi avaliado um processo de coleta com uso dos processos físico-químicos de coagulação, floculação e flotação por ar dissolvido (FAD) para a microalga marinha Nannochloropsis oculata. Uma varredura com coagulantes inorgânicos (Al2(SO4)3 e FeCl3), polieletrólitos catiônicos naturais (Veta Organic®, Tanfloc SL®, Tanfloc SG® e amido de milho modificado) e floculantes catiônicos sintéticos (polímeros catiônicos da SNF Floerger®) de diferentes características foi realizada. Este trabalho demostrou ser possível atingir altas eficiências de coleta mesmo para uma alga de tamanho reduzido (2-4 m) em meio marinho, além de utilizar reagentes orgânicos renováveis que não precisam ser removidos no processamento e ser um método rápido que pode ser aplicado em regime contínuo. Eficiências de remoção das microalgas da suspensão maiores que 90% foram atingidas nas seguintes condições: a) FeCl3 100 mg.g-1; b) FeCl3 80 mg.g-1 e 3,75 mg.g-1 FO SH 4800; c) FeCl3 32,5 mg.g-1 e 12,5 mg.g-1 amido de milho modificado; d) Tanfloc SL® 640 mg.g-1; e) Veta Organic® 750 mg.g-1; f) Veta Organic® 490 mg.g-1 e 12,5 mg.g-1 amido de milho modificado, sendo a flotação conduzida com 30% de reciclo e 392,27 kPa de pressão de saturação. A quantidade de reagentes utilizados e a eficiência dos processos foram similares aos utilizados na literatura. Contudo, este trabalho demonstra a eficácia de polieletrólitos orgânicos provenientes de taninos. Além disso, encontraram-se bons resultados com o uso de amido de milho como floculante em meio com salinidade 33 g.L-1 próxima a da água do mar. / Microalgae are photosynthetic microorganisms that have a high yield per area and do not require fertile land or agricultural quality water. This study evaluated the physical-chemical processes of coagulation, flocculation and dissolved air flotation (DAF) to harvest marine microalgae Nannochloropsis oculata. A scan of inorganic coagulants(Al2(SO4)3 e FeCl3), cationic natural polyelectrolytes (Veta Organic®, Tanfloc SL®, Tanfloc SG® and modified corn starch)and cationic synthetic flocculants and with different characteristics (SNF Floerger® cationic polymers) was performed. The main contribution of this work was to achieve high efficiencies even for harvesting of small size microalgae (2-4 m); also it used renewable organic reagents which do not need be removed downstream. The process is quick and can be applied on a continuous regime. Removal efficiencies greater than 90 % were achieved in the following scenarios: a) FeCl3 100 mg.g-1;b) FeCl3 80 mg.g-1 e 3,75 mg.g-1 FO SH 4800; c) FeCl3 32,5 mg.g-1 e 12,5 mg.g-1 modified corn starch; d) Tanfloc SL® 640 mg.g-1; e)Veta Organic® 750 mg.g-1; f) Veta Organic® 490 mg.g-1 e 12.5 mg.g-1 modified corn starch. The flotation process was conducted with 30% recycle and 392,27kPasaturation pressure. The amount of reagents and process efficiency were similar to those found in the literature. However, this work demonstrates the effectiveness of organic polyelectrolytes from tannins in sea water which have not been studied yet. Furthermore, good results were found using corn starch as a flocculant in 33 g.L-1salinity medium.

Neste trabalho foi modelado um reator catalítico heterogêneo, pressurizado, adiabático e provido de reciclo. O leito deste reator está dividido em duas partes, sendo que a primeira opera como um reator trickle-bed, enquanto a segunda opera como um reator de leito fixo, onde os regentes estão em fase líquida. Um Sistema de Hidrogenação de Propeno em operação no Pólo Petroquímico do Sul foi utilizado para fornecer os dados necessários à validação do modelo proposto. Neste sistema, a reação de hidrogenação de propeno, em fase líquida, ocorre sobre um catalisador níquel/óxido de níquel. Uma equação, que representa a taxa da reação no intervalo de temperatura de interesse para o sistema, foi desenvolvida utilizando-se dados experimentais obtidos em um reator batelada. O comportamento termodinâmico foi representado através de dados de equilíbrio do sistema binário hidrogênio-propano. Considerou-se que a fase líquida escoa em plug-flow e a fase gasosa, devido à existência de um selo líquido no interior do reator, foi considerada estagnada.

Objeto do presente trabalho é a análise dos fundamentos técnicos, do uso de materiais, da configuração construtiva e das causas principais de avaria de aerogeradores de pequeno porte existentes para a geração de energia elétrica, dos pré-requisitos locais e das exigências resultantes para a aplicação desta tecnologia no Brasil. Avalia-sa ainda a concepção do projeto de um novo aerogerador de pequeno porte adaptado às exigências locais. Para a introdução temática, discute-se de forma resumida a situação da política energética e a situação do uso de energias regenerativas, especialmente da energia eólica, bem como as possibilidades de uso de aerogeradores de pequeno porte para a eletrificação rural no Brasil. Sob o fundamento da análise da situação nacional e internacional da tecnologia e do uso de materiais em aerogeradores de pequeno porte, são examinados, no segundo capítulo, os pré-requisitos específicos meteorológicos, técnicos do sistema e sócio-econômicos para o uso de aerogeradores de pequeno porte no Brasil. Ë disscutido ainda as exigências resultantes da configuração construtiva, da técnica da regulagem e à seleção de materiais. Baseados nas análises acima, desenvolve-se no terceiro capítulo a concepção do projeto detalhado, específico em relação aos componentes de um novo aerogerador de pequeno porte, em sintonia com as exigências à colocação desta tecnologia no mercado brasileiro com sucesso. Neste contexto, pode-se recorrer a pesquisas próprias, especialmente à análise da fase de teste de três anos de um aerogerador de pequeno porte no âmbito de um sistema híbrido em Großschirma (Alemanha), bem como ao projeto de pesquisa e de desenvolvimento para a otimização de componentes individuais, especialmente do sistema de frenagem e do monitoramento de dados à distância de aerogeradores de pequeno porte, cujos resultados são documentados no quarto capítulo. Concluindo, são analisadas as perspectivas do uso de aerogeradores de pequeno porte, bem como do desenvolvimento do mercado nacional e internacional, bem como as oportunidades de negócio resultantes da máquina projetada. / The aim of this work is the analysis of the technical bases, the material usage, the constructive lay-out and the main failure causes' existing small wind power plants for electricity generation, the local prerequisites and resulting demands for the successful application of this technology in Brazil as well as the outline conception of a new small wind turbine adapted to the local requirements. For the thematic introduction the situation of energy policy and the degree of utilisation of regenerative energies, particularly the wind energy as well as the ranges of application of small wind power plants for the rural electrification in Brazil will be resumed. On the basis of the analysis of the national and international state-of-the-art and material use for small wind power plants the specific meteorological, system technical and socio-economic prerequisites for the use of small wind power systems in Brazil are examined and arising from it the demands on the constructive lay-out, the flow technology design and the material choice are explained in the second chapter. Based on this in the third chapter a detailed, component specific outline conception of a new small wind power generator, with the demands to the successful placing of this technology on the Brazilian market, is developed. Thereby can be hearken back to own examinations, particularly the analysis of a three-year test stage of a small wind power plant in conjunction with the hybrid system in Großschirma (Germany) like also the research and development project for the optimization of individual components, especially the braking system and the data remote monitoring of wind turbines whose results are documented in the fourth chapter. In conclusion, the prospects of the use of small wind power plants as well as the national and international market trend and the enterprise chances arising from it of the designed plant are analysed.

Este trabalho tem como objetivo mostrar a viabilidade da troca de processo de usinagem pelo processo de forjamento a quente na fabricação da cavidade interna da pré-forma de brocas de furação de rochas, onde se observa na comparação entre os processos uma menor perda de matéria prima na utilização do novo processo, o que caracteriza a viabilidade dessa mudança. Foram realizados ensaios de forjamento para fabricação da cavidade da broca. Primeiramente, se utilizou um punção cônico, com um formato conveniente para forjar essa cavidade em materiais de fácil modelamento físico, como plasticina e gesso, pois estes materiais têm o comportamento similar ao do aço durante o processo de forjamento a quente. Os resultados foram satisfatórios, à medida que a cavidade foi formada por este processo com a realização de uma única etapa, com pouca perda de material através da formação de rebarba. Em uma segunda etapa, foram feitos ensaios com cobre eletrolítico, que apresentam o comportamento ainda mais próximo ao aço no processo. Com os resultados obtidos nos ensaios com materiais de modelamento físico e a utilização da Teoria Elementar da Plasticidade para verificar a aproximação dos ensaios experimentais do cobre com cálculos matemáticos, foram obtidos melhores resultados, pois com a diminuição da altura inicial do billet se conseguiu a formação da cavidade e uma formação mínima de rebarba. A partir dos resultados obtidos nos experimentos acima, foi possível otimizar o projeto do ferramental, tornando o mesmo adequado ao forjamento a quente da peça desejada, sendo esta confeccionada em aço AISI 8640. Variando-se a altura e o volume do billet, chegou-se a uma pré-forma ideal, onde se forjou a cavidade da peça, com um mínimo de rebarba. Este fato demonstrou a economia de material em relação a quantidade utilizada no processo atual (por usinagem). / The objective of this work is to show the viability of replacing machining process for hot forging process in the manufacturing of the internal cavity of drill bits of rocks, where it is observed, comparing the process, a less loss of raw material using a new process, what characterizes the viability of this change. Forging tests were done to manufacture the drill cavity. At first, a conic punch was used, with a convenient format to forge this cavity in easy physical modeling materials, as plasticine and chalk, for these materials have a similar behavior as steel during the hot forging process. The results were satisfactory, while the cavity was formed by this process with only one stage, with less loss of material through flash formation. In a second stage, tests with copper, that present a closer steel process behavior, were also done. With the results obtained in tests with physical modeling materials and in the use of the Elementary Plasticity Theory to verify the proximity of experimental copper tests with mathematical calculus, the best results were obtained, because with the reduction of the initial height of the billet, cavity formation and a minimum flash formation were got. From the results obtained in the experiments above, it was possible to optimize the tooling project making it appropriate to the hot forging of the desired workpiece, manufactured with AISI 8640 steel. Varying the billet’s height and volume, it approached to an ideal preform, where the workpiece cavity was forged, with minimum flash. This fact demonstrated the economy of material in relation to the quantity used in the current process (machining).

Este trabalho propõe um modelo para a organização do procedimento de desenvolvimento de produto em ambientes empresariais. É baseado na atual situação de competitividade, a qual exige que as companhias introduzam ciclicamente novos produtos no mercado, deste modo tornando o desenvolvimento de produtos um processo de negócios da empresa, requerendo gestão permanente. A organização do processo de desenvolvimento de produto é baseada na introdução de um modelo de estruturação de atividades, cuja aplicação é facilitada tanto por um mecanismo de intervenção, como pelo sistema de métricas, ambos especificamente elaborados para dar suporte ao modelo de estruturação de atividades. Este modelo é baseado no conceito de Desenvolvimento Integrado de Produto. Como principais resultados, esta tese apresenta: (i) um sistema de métricas capaz de avaliar o desempenho do processo de desenvolvimento, através de índices de Qualidade, Custo e Atraso; (ii) um modelo de integração das atividades, que explora o uso da engenharia simultânea e do controle através de gates e (iii) um modelo de intervenção do PDP, cujo objetivo é adaptar o modelo de integração das atividades às características específicas da empresa e do segmento onde ele seja aplicado. Esta proposta é ilustrada através da aplicação em uma empresa do segmento de brinquedos.

A presente dissertação tem como objetivo principal o desenvolvimento de uma metodologia de estabilização de processos voltada às empresas de manufatura, utilizando ferramentas de controle da qualidade. A metodologia proposta, chamada de “Estabilização de Processos”, propõe-se a garantir a previsibilidade dos resultados dos processos operacionais através da identificação dos processos críticos, de seus indicadores, de suas metas-padrão e da manutenção do seu resultado numa faixa de domínio que atenda às necessidades dos clientes. O método de trabalho utilizado envolveu as etapas de revisão da literatura existente sobre o assunto, apresenta as etapas do modelo conceitual proposto e as ferramentas de engenharia da qualidade eficientes no cumprimento destas etapas. Por fim, é apresentado e discutido um estudo de caso em uma indústria de pisos e blocos de concreto, que contribuiu para a validação do método proposto.

Este trabalho abordou o tema validação de processos farmacêuticos, tendo como objetivos o levantamento do referencial teórico relativo ao tema, o acompanhamento do projeto de elaboração de um Plano Mestre de Validação (PMV) em uma empresa Farmacêutica e a apresentação de uma proposta para a elaboração de um Plano Mestre de Validação de processos farmacêuticos. De acordo com a revisão da literatura, a validação na produção de medicamentos em empresas farmacêuticas deve ser resultado do trabalho de uma equipe de profissionais de diferentes departamentos da empresa. Este perfil multifuncional da equipe implica em comprometimento com o trabalho a ser realizado, definição de responsabilidades e atividades. A proposta apresentada sugere um caminho para a elaboração desse Plano, contemplando as validações do tipo prospectivas, através da abordagem de projetos e das etapas que o caracterizam: definição conceitual, planejamento, execução e conclusão. Além da revisão bibliográfica, a proposta foi concebida com base no trabalho realizado junto a uma empresa farmacêutica, resultando na construção de três fluxos, referentes a: tipos de validação, etapas da validação e etapas pós-validação. O trabalho prático conduzido junto à empresa permitiu a estruturação de um PMV para um processo de produção específico.

Nos reatores de polimerização em fase gasosa, o controle de temperatura em uma estreita faixa de temperatura é importantíssimo para assegurar que a temperatura na zona de reação seja mantida acima do ponto de orvalho dos reagentes, assim como abaixo do ponto de fusão do polímero. Outro ponto importante é que se a temperatura estiver em malha aberta, estes reatores estão propensos à instabilidade e ao surgimento de ciclos limites, entretanto podem ser facilmente estabilizados com um controlador de temperatura apropriado. Neste trabalho é realizado um estudo detalhado do comportamento dinâmico de um reator industrial de polimerização em leito fluidizado, com a localização de pontos de bifurcação e estabilização do sistema com controlador PID projetado via otimização no domínio da freqüência. O modelo completo do sistema foi implementado no software MATLAB® para ajustar seus parâmetros com os dados da planta industrial, realizar simulações dinâmicas e analisar as estruturas de controle. Comparações entre as simulações e os dados da planta industrial mostram que as predições do modelo proposto são satisfatórias para reproduzir o comportamento da planta industrial e as propriedades do polímero. A adição de um sistema de recirculação de gás e de um sistema de troca térmica ao modelo do reator torna possível o estudo dos comportamentos dinâmicos e a localização dos pontos de bifurcação, os quais não poderiam ser reproduzidos somente com o modelo do reator. O modelo desenvolvido foi implementado no AUTO®, um software para problemas de continuação e bifurcação em equações diferenciais ordinárias.