Thesis (M.S.)--State University of New York at Binghamton, Department of Systems Science & Industrial Engineering, 2005. / Includes bibliographical references.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-09-21T20:55:37Z No. of bitstreams: 1 MARIA DO SOCORRO LOPES CAVALCANTI – DISSERTAÇÃO (PPGEP) 2010.pdf: 3984539 bytes, checksum: 9f61ce1d3e54382bd0b138b1af04b9b9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-21T20:55:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARIA DO SOCORRO LOPES CAVALCANTI – DISSERTAÇÃO (PPGEP) 2010.pdf: 3984539 bytes, checksum: 9f61ce1d3e54382bd0b138b1af04b9b9 (MD5) Previous issue date: 2010 / A preocupação com o meio ambiente tem sido a mola propulsora para reavaliação de vários dos processos produtivos em toda a sociedade. A população mundial tem se voltado para os conceitos de sustentabilidade e desta forma vários segmentos ligados à ciência e tecnologia vem buscando alternativas para controlar ou minimizar danos causados pelo consumo indiscriminado de matéria-prima e energia, além do alto volume de resíduos gerados. Nesta perspectiva este trabalho teve como objetivo estudar a possibilidade da incorporação de resíduos de vidro plano, oriundos das vidraçarias e do lixão de Campina Grande/PB, em massas cerâmicas para grés sanitários em substituição parcial ao feldspato. As matérias-primas foram caracterizadas através dos ensaios de análise química; análise granulométrica; difração de raios-X; espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho; termogravimetria e análise térmica diferencial. Foram formuladas através do programa REFORMIX massas cerâmicas sem e com resíduos de vidro plano nos percentuais de 5%, 7% e 10%, e posteriormente avaliadas suas propriedades reológicas. Os corpos cerâmicos foram inicialmente secados em estufa a 110ºC, e em seguida queimados nas temperaturas de 1.000ºC, 1.100ºC, 1.200ºC e 1.250ºC. Foram caracterizados os corpos cerâmicos através dos seguintes ensaios físicomecânicos: absorção de água; porosidade aparente; massa específica aparente; ensaio de flexão em três pontos e retração linear, todos seguindo as recomendações de Sousa Santos e as normas da ABNT. Os resultados evidenciaram que os corpos cerâmicos obtidos com resíduos de vidro plano apresentaram propriedades físicomecânicas que atendem os padrões recomendados para uso em grés sanitários, sendo tecnologicamente viável a sua utilização. / The concern with the environment has been the propeller spring for reevaluation of several of the productive processes in all the society. The world-wide population has if come back toward the concepts of sustainability and thus some segments related to science and technology it comes searching alternatives to control or to minimize damages caused by the indiscriminate consumption of raw materials and energy, beyond the high volume of generated residues. In this perspective this work had as objective to study the possibility of the incorporation of plan glass residues, deriving of the glass factories and the landfills of Campina Grande/PB, in ceramic masses for sanitary stonewares in partial substitution to the feldspar. The raw materials were characterized through the assays of Chemical Analysis; Grain Sized Analysis; X-ray Diffraction; Vibrational Spectroscopy of the Infrared Absorption; Termogravimetry and Differential Thermal Analysis. Were formulated through program REFORMIX ceramic masses with and without plain glass residues in the percentages of 5%, 7% and 10%, and posteriorly evaluated its rheological properties. The ceramic bodies were initially dried in heater at 110ºC, and after burned at temperatures of 1000ºC, 1100ºC, 1200ºC and 1250ºC. We characterized the ceramic bodies through the following assays physicist-mechanics: water absorption; apparent porosity; apparent specific mass; assay of flexion in three points and linear retraction, all following the recommendations of Sousa Santos and the norms of the ABNT. The results evidenced that the ceramic bodies obtained with plain glass residues presented physicist-mechanical properties that attend the recommended patterns for use in sanitary stonewares, being technologically viable its use.

The work is dedicated to the production of a thick film with resinate paste on a ceramic substrate based on a proposal test motive. It introduced the optimization of the workflow leading to the successful realization of the layer. Using an electron microscope, it is performed evaluation of the quality of resultant layer and analysis of the composition of the paste. In the last part of the work it is carried out measurements of temperature and electrical properties of resinate paste.

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Palabras clave: materiales lignocelulósicos residuales, chopo, pino, paja de trigo, plantas anuales, abacá, sisal, yute, lino, Miscanthus sinensis, bagazo de caña de azúcar, henequén, pastas de cocción rápida sosa/AQ, pastas IRSP, carboximetilcelulosa, comportamiento reológico, grado de sustitución.El presente trabajo describe la preparación y caracterización de muestras de carboximetilcelulosa (CMC) a partir de diferentes materiales lignocelulósicos tanto residuales como no madereros, así como el estudio de la influencia de las condiciones de preparación de la materia de partida y sus características sobre las propiedades finales de las CMCs obtenidas. La producción de carboximetilcelulosa a partir de estos materiales supone una importante contribución ya que, en la mayoría de los casos, el derivado se obtiene a partir de linters de algodón y madera de pino y eucalipto. Las muestras de CMC fueron preparadas a partir de pastas procedentes de tres diferentes tipos de cocciones:  Pastas blanqueadas de pino, chopo y paja de trigo, provenientes de procesos de cocción con sosa/antraquinona con tiempos de residencia que abarcaban desde los convencionales de aproximadamente 90 min hasta tiempos de cocción rápidos del orden de 3 min. Pastas blanqueadas de Miscanthus sinensis, bagazo de caña de azúcar y henequén cocidas mediante el método IRSP (Impregnation Rapid Steam Explosion Process) Pastas papeleras comerciales y blanqueadas provenientes de procesos convencionales sosa/antraquinona de abacá, sisal, yute y lino La reacción de eterificación se llevó a cabo siguiendo el procedimiento Druvacell a escala laboratorio para la obtención de CMC con alto grado de pureza. Esta se realizó utilizando siempre las mismas condiciones de operación y relación cuantitativa de los materiales presentes. Los productos purificados fueron caracterizados en función de su grado de sustitución (DS), pureza, solubilidad, viscosidad intrínseca  de soluciones de CMC en NaCl 0.1M, peso molecular y comportamiento reológico de soluciones de CMC a diferentes concentraciones. Se encontró que el DS de las CMCs sintetizadas en el laboratorio dependen en gran medida de la morfología del material lignocelulósico del cual provienen. El método usado para la eterificación de las pastas, da como resultado DS cercanos a 1 después de una eterificación y alrededor de 2 si se aplica un segundo tratamiento de eterificación. Con excepción de las CMCs fabricadas a partir de Miscanthus sinensis y bagazo de caña de azúcar, se obtuvieron DS de 0.75 y 1.45 después de una y dos eterificaciones respectivamente. La pureza de todas las muestras de CMC superaba el 98%. Los valores del peso molecular y el comportamiento reológico de las soluciones de CMC están relacionados con la viscosidad de las pastas de partida. De esta manera, las pastas que tenían un valor menor de viscosidad generaban CMCs con un comportamiento reológico cercano al newtoniano y por el contrario las CMCs que fueron sintetizadas a partir de pastas con mayor viscosidad, presentaban comportamientos pseudoplásticos. Los resultados relacionados con la caracterización reológica de las muestras de CMC, muestran que es posible obtener derivados de celulosa de pastas no madereras con propiedades diferentes a las obtenidas por materiales comunes como la madera o linters de algodón. Estos nuevos materiales presentan un potencial importante para la producción de derivados de celulosa con características innovadoras para aplicaciones industriales específicas, especialmente la estabilidad de la viscosidad con la temperaturaEn general, los experimentos realizados mostraron la viabilidad de obtener CMCs similares a las comerciales partiendo de materiales no convencionales. Además, se confirma la posibilidad de producir derivados de celulosa a partir de pastas de cocción rápida y explosión con vapor, ampliándose de esta manera las opciones de estudio de otros derivados de celulosa de interés industrial. / Keywords: waste lignocellulosic materials, poplar, pine, wheat straw, annual plants, abaca, sisal, jute, linen, Miscanthus sinensis, sugar cane, henequen, fast soda/AQ pulps, IRSP pulps, carboxymethylcellulose, rheological behavior, degree of substitution.In this manuscript we describe the synthesis and characterization of carboxymethylcellulose (CMC) samples from different lignocellulosic residual and non-wood materials. We also describe how the condition of the raw materials affects the preparation and final properties of the CMCs produced. The production of carboxymethylcellulose from these materials is an important contribution because, currently, it is produced from cotton linters and pine and eucalyptus wood.The CMC samples were prepared from three kinds of cellulose pulps:  Soda/anthraquinone bleached pine, poplar and wheat straw pulps with cooking residence times ranging from 3 to 90 min. Steam exploded Miscanthus sinensis, sugar cane and henequen pulps cooked by IRSP (Impregnation Rapid Steam Explosion Process). Commercial bleached paper pulps cooked by the soda/anthraquinone process of abaca, sisal, jute and linen.High purity carboxymethylcellulose was obtained by the etherification Druvacell process on a laboratory scale, always under the same conditions and with the same chemical amounts.The final purified products were characterized in terms of their degree of substitution (DS), purity and solubility in concentrated NaOH, CMC intrinsic viscosity  in 0.1M NaCl solutions, molecular weight and rheological behavior of CMC samples at different concentrations.We found that the DS depended on the raw material morphology and properties and not on the cooking temperature of the pulp source. The method we used for the etherification reaction yielded CMCs whose degree of substitution was close to 1 after one etherification reaction, and around 2 when a second etherification reaction was performed at the same conditions. Miscanthus sinensis and sugar cane were the only exceptions because they yielded CMCs with a DS of around 0.75 and 1.45 after one and two etherification treatments. All CMC samples had purities of over 98%. The molecular weights and the rheological behavior of the CMC solutions were directly related to the viscosity of the pulps. Pulps of lower viscosity therefore produced CMCs whose rheological behavior was similar to Newtonian behavior. On the other hand, the pseudoplastic behavior was obtained from pulps of higher viscosity.The rheological characterization of the CMC samples shows the viability of obtaining carboxymethylcellulose from non-conventional materials whose characteristics are different from those obtained from common materials such as wood or cotton. These new materials have great potential for producing cellulose derivatives with novel characteristics like temperature stability that make them suitable for specific and tailor-made industrial applications. Overall, our results show that carboxymethylcelluloses can be obtained from non-conventional materials having similar characteristics to commercial CMC. We also confirm the production of CMC from rapid soda/AQ and IRSP pulps, being posible to extend this study for other cellulose derivatives of industrial interest.

Thesis (Ph. D.)--State University of New York at Binghamton, Thomas J. Watson School of Engineering and Applied Science, Department of Systems Science and Industrial Engineering, 2009. / Includes bibliographical references.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EduardoRDN_TESE.pdf: 2710171 bytes, checksum: 09b5f50c7446d0f076dc4edac8718d45 (MD5) Previous issue date: 2014-02-10 / The gas migration during the cementing of wells is one of the main problems of oil wells engineering. Its occurrence can cause severe problems since shortly to loss of control of the well after cementation. Recently, 20/04/2010 In an accident of major proportions in the Gulf of Mexico, among other factors, faulty cementing operation provided the gas migration, causing the accident, in which 11 people died and 17 were injured occurred. Besides the serious consequences that can be caused by gas migration, remediation of the problem, which is made by injecting cement in damaged areas, usually involves additional costs and is not always effective. Therefore, preventing gas migration to be preferred. Some methods are used to prevent the migration of the pressurized gas as the annular space, application of pressure pulses, reducing the height of the cement column compressible cement pastes of low permeability, pastes and to control free filtered water, and binders of thixotropic cement expandable and flexible. Thus, the cement pastes used to prevent gas migration must meet the maximum these methods. Thus, this study aimed to formulate a cement paste to prevent gas migration, using the expanded vermiculite, and evaluate the behavior of the folder trials necessary for use in oil wells. Free water content, rheological properties, compressive strength, loss of liquid phase sedimentation of solids, specific weight, thickening time and gas migration: The following tests were performed. The results show that meets the specifications paste formulated for use in oil wells and the use of expanded vermiculite contribute to the absorption of free water, thixotropy and low density. The absorption of free water is proven to result in zero percentage test free water content, thixotropy is observed with the high value of the initial gel strength (Gi) in testing rheological properties and low density is proven in test weight specific / A migra??o de g?s durante a cimenta??o de po?os ? um dos principais problemas da engenharia de po?os de petr?leo. Sua ocorr?ncia pode causar desde problemas pouco severos at? a perda de controle do po?o ap?s a cimenta??o. Recentemente, Em 20/04/2010 ocorreu um acidente de grandes propor??es no Golfo do M?xico, que dentre v?rios fatores, a falha na opera??o de cimenta??o proporcionou a migra??o de g?s, causando o acidente, onde 11 pessoas morreram e 17 ficaram feridas. Al?m das s?rias consequ?ncias que podem ser causadas pela migra??o de g?s, a remedia??o do problema, que ? feita pela inje??o de cimento nas zonas danificadas, geralmente envolve custos adicionais e nem sempre ? efetiva. Por isso, a preven??o da migra??o de g?s deve ser preferida. Alguns m?todos s?o utilizados para evitar a migra??o de g?s como a pressuriza??o do espa?o anular, aplica??o de pulsos de press?o, redu??o da altura da coluna de cimento, cimento compress?vel, pastas de baixa permeabilidade, pastas com controle de filtrado e ?gua livre, e pastas de cimento tixotr?picas, expans?veis e flex?veis. Deste modo, as pastas de cimento utilizadas para evitar migra??o de g?s devem atender ao m?ximo estes m?todos. Assim, este trabalho teve como objetivo formular uma pasta de cimento para evitar a migra??o de g?s, utilizando a vermiculita expandida, e avaliar o comportamento da pasta em ensaios necess?rios ? utiliza??o em po?os petrol?feros. Foram realizados os seguintes ensaios: teor de ?gua livre, propriedades reol?gicas, resist?ncia a compress?o, perda da fase liquida, sedimenta??o dos s?lidos, peso especifico, tempo de espessamento e migra??o de g?s. Os resultados mostram que a pasta formulada atende as especifica??es para utiliza??o em po?os de petrol?feros e que a utiliza??o da vermiculita expandida contribuiu para a absor??o da ?gua livre, tixotropia e baixa densidade. A absor??o da ?gua livre ? comprovada com o resultado de porcentagem zero no ensaio de teor de ?gua livre, a tixotropia ? verificada com o alto valor da for?a gel inicial (Gi) no ensaio de propriedades reol?gicas e a baixa densidade ? comprovada no ensaio de peso especifico

Resumo: Neste trabalho foi construído e desenvolvido um secador de leito pulso-fluidizado que utilizou partículas inertes para a secagem de pastas e polpas de frutas. O sistema permitia o controle da vazão do ar de fluidização e de sua temperatura, da pulsação do ar e da vazão de injeção de pasta. Foram determinadas as curvas de fluidização de partículas de vidro e teflon no leito pulso-fluidizado sob diferentes configurações, bem como suas velocidades de mínima fluidização, as quais demonstraram-se próximas às curvas de um secador fluidizado convencional. Experimentos para a avaliação da agitação das partículas foram realizados para que fossem encontradas as melhores condições, determinando-se a existência ou não de pontos mortos no leito. Foi visto que as partículas pertenciam ao grupo D, segundo a classificação de Geldart (1973). Pasta de gesso foi seca no secador pulso-fluidizado para avaliação da produção de pó e do hold-up das esferas nas diferentes condições de operação, as quais tiveram como variáveis os períodos de injeção (fase ativa e inativa), ângulo da válvula borboleta que dava acesso do ar ao leito, temperatura do ar de secagem, velocidade do ar e vazão de pasta no leito. Foi observado que todas as variáveis testadas apresentaram influência na produção de pó e na quantidade de material aderido às partículas inertes. O secador pulsofluidizado foi testado também na secagem de suco e pastas de limão, maltodextrina e tomate, mostrando problemas de adesividade e, no caso de derivados de limão, aglomeração das partículas e colapso do leito. O secador foi utilizado ainda como vibro-fluidizado, quando o sistema de pulsação foi desligado e um sistema de vibração por eixos excêntricos foi acionado, constatando-se que o mesmo apresentou rendimento inferior ao pulso-fluidizado. Um secador do tipo spray dryer foi usado para a secagem... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: For this work, a pulse fluidized bed drier that used inert particles for drying pastes and fruit pulps was constructed and developed. The system allowed for the control of fluidized air flow and its temperature, the air pulses and the paste injection flow. The fluidization curves and minimum velocity of fluidization of glass and Teflon particles were determined in the pulse fluidized bed. Experiments to evaluate the agitation of particles were done to find the best agitation conditions, determining the existence or not of dead spots in the bed. It was seen that the particles belonged to D group, as per Geldart (1973) classification. Plaster paste was dried in the pulse fluidized dryer to evaluate the production of powder and hold-up of the spheres under different operational conditions which were variations of the periods of paste injection (active and inactive phase), angle of the butterfly valve which gave air access to the bed, air drying temperature, air speed and paste flow. All tested variables influenced the powder production and the amount of material adhered to inert particles. The pulse fluidized bed drier was also tested for drying lemon juice and paste, maltodextrina and tomato, showing adhesive problems and, with the lemons, an agglomeration of particles and a collapsed bed. The dryer was also used as a vibro fluidized bed when the pulsation system was turned off and a vibration system with eccentric axles was set in motion, it was seen that the vibro fluidized bed had a lower yield than the pulse fluidized bed. A spray drier was used to dry lemon juice with maltodextrina, and it was found that a minimum of 65% of additional maltodextrina was needed. Physic-chemical testes were done from the powders obtained from the spray drying. These testes were for humidity, flowability, degree of agglomeration, higroscopicity, dispersibility, color determination and water activity... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Javier Telis Romero / Coorientador: João Cláudio Thoméo / Banca: Luis Alexandre Pedro de Freitas / Banca: Maria Aparecida Mauro / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Portland cement pastes are applied in the cementing of oil wells in sedimentary saliferous basins in regions called Pre-Salt. Usually, silica amounts are added to cement slurries to reduce portlandite formation, what increases the chemical reactivity of cemented regions before chemical attacks. However, little is known about the application of other types of materials, such as natural polymers, for example chitosan and sodium alginate, and hydroxyapatite, which can be extracted from fish scales. The influence of the addition of hydroxyapatite from fish scales, chitosan and sodium alginate in silica-containing cement pastes, which were prepared and hydrated with sea water, was evaluated in this study. After 28 days of hydration at room temperature, it was observed that the cement paste prepared only with silica exhibited a higher percentage of portlandite compared to that prepared with hydroxyapatite, chitosan and sodium alginate. These cement pastes were evaluated before solutions of sodium chloride (NaCl), sulfuric acid (H2SO4), as well as in production water under different experimental conditions. The results indicated that in cement pastes were still anhydrous compounds, which had not been hydrated. Thus, the cement pastes continued to be hydrated during the immersion tests. In the analysis, it was observed that the paste prepared with hydroxyapatite, chitosan and sodium alginate, showed to be more resistant in presence of the chemical attacks, due to having smaller amounts of portlandite. / Pastas de cimento Portland são aplicadas na cimentação de poços de petróleo em bacias sedimentares salíferas em regiões denominadas de Pré-Sal. Normalmente, quantidades de sílica são adicionadas as pastas de cimento, para diminuir a formação de portlandita, que aumenta a reatividade química das regiões cimentadas frente a ataques químicos. No entanto, sabe-se pouco sobre a aplicação de outros tipos de materiais, como polímeros naturais, a exemplo de quitosana e alginato de sódio, e hidroxiapatita, que pode ser extraída de escamas de peixes. No presente estudo, avaliou-se a influência da adição de hidroxiapatita proveniente de escamas de peixes, quitosana e alginato de sódio em pastas de cimento contendo sílica, que foram preparadas e hidratadas com água do mar. Após 28 dias de hidratação à temperatura ambiente, observou-se que a pasta de cimento preparada somente com sílica exibiu maior percentual de portlandita em comparação daquela que foi preparada com hidroxiapatita, quitosana e alginato de sódio. Essas pastas de cimento foram avaliadas frente a soluções de cloreto de sódio (NaCl), ácido sulfúrico (H2SO4), bem como em água de produção, sob diferentes condições experimentais. Os resultados indicaram que, nas pastas de cimento ainda haviam compostos anidros, que não tinham sido hidratados. Assim sendo, as pastas de cimento continuaram sendo hidratadas durante a realização dos testes de imersão. Nas análises, observou-se que a pasta preparada com hidroxiapatita, quitosana e alginato de sódio, mostrou-se mais resistente frente aos ataques químicos, por apresentar menores quantidades de portlandita.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Portland cement pastes are applied in the cementing of oil wells in sedimentary saliferous basins in regions called Pre-Salt. Usually, silica amounts are added to cement slurries to reduce portlandite formation, what increases the chemical reactivity of cemented regions before chemical attacks. However, little is known about the application of other types of materials, such as natural polymers, for example chitosan and sodium alginate, and hydroxyapatite, which can be extracted from fish scales. The influence of the addition of hydroxyapatite from fish scales, chitosan and sodium alginate in silica-containing cement pastes, which were prepared and hydrated with sea water, was evaluated in this study. After 28 days of hydration at room temperature, it was observed that the cement paste prepared only with silica exhibited a higher percentage of portlandite compared to that prepared with hydroxyapatite, chitosan and sodium alginate. These cement pastes were evaluated before solutions of sodium chloride (NaCl), sulfuric acid (H2SO4), as well as in production water under different experimental conditions. The results indicated that in cement pastes were still anhydrous compounds, which had not been hydrated. Thus, the cement pastes continued to be hydrated during the immersion tests. In the analysis, it was observed that the paste prepared with hydroxyapatite, chitosan and sodium alginate, showed to be more resistant in presence of the chemical attacks, due to having smaller amounts of portlandite. / Pastas de cimento Portland são aplicadas na cimentação de poços de petróleo em bacias sedimentares salíferas em regiões denominadas de Pré-Sal. Normalmente, quantidades de sílica são adicionadas as pastas de cimento, para diminuir a formação de portlandita, que aumenta a reatividade química das regiões cimentadas frente a ataques químicos. No entanto, sabe-se pouco sobre a aplicação de outros tipos de materiais, como polímeros naturais, a exemplo de quitosana e alginato de sódio, e hidroxiapatita, que pode ser extraída de escamas de peixes. No presente estudo, avaliou-se a influência da adição de hidroxiapatita proveniente de escamas de peixes, quitosana e alginato de sódio em pastas de cimento contendo sílica, que foram preparadas e hidratadas com água do mar. Após 28 dias de hidratação à temperatura ambiente, observou-se que a pasta de cimento preparada somente com sílica exibiu maior percentual de portlandita em comparação daquela que foi preparada com hidroxiapatita, quitosana e alginato de sódio. Essas pastas de cimento foram avaliadas frente a soluções de cloreto de sódio (NaCl), ácido sulfúrico (H2SO4), bem como em água de produção, sob diferentes condições experimentais. Os resultados indicaram que, nas pastas de cimento ainda haviam compostos anidros, que não tinham sido hidratados. Assim sendo, as pastas de cimento continuaram sendo hidratadas durante a realização dos testes de imersão. Nas análises, observou-se que a pasta preparada com hidroxiapatita, quitosana e alginato de sódio, mostrou-se mais resistente frente aos ataques químicos, por apresentar menores quantidades de portlandita.