Orientador: Ana Maria Frattini Fileti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T17:10:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VidalSantos_SauloFernandodos_M.pdf: 3908407 bytes, checksum: 8f5bba56950cb6628faf5b13df5bea0e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Na maioria das indústrias químicas se faz necessário a refrigeração de equipamentos, produtos, processos, ambientes, etc. A grande desvantagem dos sistemas de refrigeração empregados nesses processos está no gasto energético envolvido, que pode representar 70% do gasto total de uma planta. Visando minimizar esses gastos, exaustivos trabalhos de pesquisa vem sendo desenvolvidos neste campo. No Laboratório de Controle e Automação de Processos da Faculdade de Engenharia Química da Unicamp, há um protótipo de um chiller utilizado em pesquisas de técnicas de modelagem e controle visando reduzir o gasto energético empregado nos sistemas de refrigeração. Com o intuito de facilitar estes estudos, este trabalho desenvolveu um modelo a partir dos simuladores comerciais ASPEN PLUS'MARCA REGISTRADA' e ASPEN DYNAMICS'MARCA REGISTRADA' capaz de representar o protótipo experimental citado. Para validação do modelo, foram utilizados dados obtidos da própria planta experimental, em diferentes condições de processo, garantindo a funcionalidade do modelo para situações diversas de funcionamento do equipamento. Uma vez validado, o modelo desenvolvido foi utilizado no estudo dinâmico do processo de refrigeração. Também foram verificadas estratégias de controle clássico e sua aplicabilidade nos sistema em questão. Está presente no trabalho o detalhamento das variáveis e parâmetros que foram utilizados na configuração, no ASPEN PLUS'MARCA REGISTRADA', dos blocos representativos dos equipamentos. Todas as formas de controle PID sugeridas se adaptaram bem ao processo, mas apenas no ponto de operação para qual o controle foi sintonizado, ou seja, para cada ponto de operação, uma nova sintonia deve ser realizada / Abstract: Refrigeration systems are required in most chemical industries in order to maintain the temperature in process equipments, production line, air-conditioned environments or rooms, etc. The main drawback of the refrigeration systems is the great expense of energy, which can represent up to 70% of the energy expenditure of the global plant. Aiming to minimize these costs, several scientific works have been developed in this field. In the Automation and Process Control Laboratory at FEQ/UNICAMP, there is a chiller prototype used in technical research on modeling and control strategies to save energy in refrigeration systems. In order to facilitate these studies, in this work it was developed a model, based on commercial simulators such as ASPEN PLUS 'TRADE MARK' and ASPEN DYNAMICS'TRADE MARK', capable of representing the experimental prototype. To validate the model, data obtained from the experimental plant, under different process conditions was used, ensuring the functionality of the model for different operating conditions. After validated, the model was used to the dynamic cooling process study. Classical control strategies were applied and their applicability in the cooling system was analyzed. This work contains details on the configuration of variables and parameters used in the equipment simulation blocks from ASPEN PLUS'TRADE MARK'. All proposed strategies of PID control showed to be well adapted to the process, but only at the operating point for which control was tuned. To summarize, for each operating point a new controller tuning must be carried out / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Flávio Vasconcelos da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T15:49:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Navarro_AlexandreKhaeWu_M.pdf: 4067789 bytes, checksum: 20f4684078783b9a38711e856a726e6e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O controle de distribuições de cristais é de grande importância para a indústria química de alta tecnologia, encontrando especial aplicação na produção de fármacos e alimentos. Nestas indústrias, outra característica é igualmente importante: polimorfismo. Legislações específicas comumente requerem a presença de um determinado tipo de polimorfo. Como o controle para obtenção destas características é de relevância industrial e tipicamente de difícil realização, neste trabalho, foi estudado o controle da cristalização do ácido L-glutâmico por resfriamento visando obter um único polimorfo e maximizar o tamanho dos cristais ao final da batelada. Este tema foi abordado utilizando controle ótimo através de três estratégias diferentes: controle ótimo em malha aberta, controle ótimo em malha aberta com rastreamento de temperatura e concentração e controle ótimo em malha fechada. As otimizações foram realizadas no software Scilab através de um método quasi-newton em esquema sequencial, de forma que os momentos da distribuição de cristais eram simulados e a curva de resfriamento ajustadas com base na simulação. Para lidar com o efeito de dissolução total de um dos polimorfos, característica que não é capturados pelos momentos populacionais, foi utilizado um loop de integração baseado na interpretação física dos valores dos momentos populacionais. Ao final do trabalho, verificou-se que a estratégia de controle ótimo em malha fechada obteve melhores resultados / Abstract: Crystal size distribution control is of great importance to high-end chemical industry, especially in applications to the production of pharmaceuticals and foods. In these industries, another crystal characteristic is equally important: polymorphism. Strict regulations often require that only an specific type of polymorph may be present in a determined product. As controlling these factors is both of industrial relevance and typically difficult, in this work, the control of batch L-glutamic acid crystallization by cooling aiming to obtain one specific polymorph while maximizing crystal size at the end of the operation. This theme was approached by using optimal control and three different strategies: open-loop optimal control, open-loop optimal control with temperature and concentration tracking, and closed-loop optimal control. The optimizations were performed in Scilab through a quasi-newton method in a sequential process so that the moments of the crystal size distribution were simulated and the cooling curves adjusted based on the simulation and the objective. To deal with the total dissolution of one of the polymorphs, a feature not captured by the populational momentts, a special integration loop was used based on the physical interpretation of the moment values. Finalluy, at the end of the study, it was found that the closed-loop optimal control approach provided better results / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Jose Roberto Guimarães / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-08-01T09:44:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_RenataNogueirade_M.pdf: 6502126 bytes, checksum: 163e5c8f1485464d0b25d37d6a0d5c28 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Buscando pesquisar processos alternativos para o tratamento de efluentes têxteis, cuja problemática se deve principalmente à presença de corantes de difícil remoção, este trabalho estudou a degradação de um corante têxtil, o Azul Reativo 19 (R-19), através dos seguintes processos: fotólise (UV), oxidação por peróxido de hidrogênio (H2O2), radiação ultravioleta combinada com peróxido de hidrogênio (H2O2/UV), Fenton (H2O2/Fe2+), e foto-Fenton (H2O2/Fe2+/UV). Estudou-se também a aplicação de foto-Fenton a um efluente têxtil bruto e a um efluente têxtil pré-tratado biologicamente por sistema de Iodos ativados. Soluções de 8,8 L do corante ou efluente têxtil foram submetidas aos tratamentos propostos utilizando-se um reator comercial com lâmpada de luz ultravioleta (55 W) e volume útil de 2,25 L. As soluções foram recirculadas no reator a uma vazão de 22,3 L/min durante 1 h para os ensaios de Fenton e foto-Fenton, 3 h para os ensaios com H2O2 e H2O2/UV, e 5 h para UV. Foram estudadas diferentes concentrações de peróxido de hidrogênio e do íon ferroso. Os resultados mostraram que pela utilização de H2O2 ou UV separadamente não foi possível obter degradação do corante R-19, nas dosagens de corante, H2O2 e UV estudadas. O processo H2O2/UV mostrou-se eficaz, porém lento, observando-se, após 3 horas de reação, total degradação do corante para concentração de H2O2 de 500 mg/L, quando se obteve também 91,1 % de redução de COD. No processo Fenton, observou-se a formação de um patamar de máxima redução de COD, além do qual não era possível oxidação adicional, tendo-se obtido, no máximo, 35,8% de redução de COD. As reduções de cor (AOMI) e absorvância a 591 nm, todavia, levaram poucos minutos e atingiram 94,5 e 98,9%, respectivamente. Houve, neste processo, geração de precipitado. O processo foto-Fenton mostrou-se mais eficiente do que os demais processos, tendo obtido reduções máximas de COD, cor (AOMI), e absorvância a 591 nm de 94,5; 99,4 e 100%, respectivamente. Em relação ao processo Fenton, a geração de precipitado foi menor, a degradação de COD foi mais rápida, e atingiu-se a mineralização completa do corante. A aplicação de foto-Fenton no efluente têxtil bruto obteve reduções de COD, cor, DBO. e 000 de 49,7; 80,2; 19,2 e 41,8%, respectivamente. Para o efluente pré-tratado biologicamente essas reduções foram de 28,7; 70,9; 11,9 e 30,2%, respectivamente, tendo-se observado ser bastante interessante a integração de sistemas biológicos ao processo foto-Fenton, para diminuição do custo do tratamento / Abstract: Searching for alternative processes for textile wastewater treatment, which is problematic mainly due to the presence of dyes of difficult removal, this work describes the studies on the degradation of a textile dye, Reactive Blue 19 (R-19), by photolysis (UV), hydrogen peroxide (H2O2), UV irradiation combined to hydrogen (H2O2/UV), Fenton (H2O2/Fé+), and photo-Fenton (H2O2/Fe2+ /UV). Photo-Fenton application to a raw textile effluent and to a textile effluent biologically pre-treated by activated sludge system has also been studied. Solutions of the dye or textile effluent (8.8 L) were treated by the proposed processes using a commercial reactor containing a UV lamp (65 W). The volume of the reactor chamber was 2.25 L. The solutions were recirculated into the reactor at a flow rate of 22.3 L/min during 1 h for Fenton and photo-Fenton experiments, 3 h for H2O2 and H2O2/UV experiments, and 5 h for UV experiments. Different hydrogen peroxide and ferrous ion concentrations were studied. The results showed that the use of H2O2 or UV separately does not allow the degradation of R-19 dye, in the studied concentrations of dye and H2O2, and UV intensity. H2O2/UV process was effective although slow, and after 3 hours of reaction it reached total degradation of the dye and 91.1 % DOC reduction, for H2O2 concentration equal to 500 mg/L. In Fenton process, it was observed the formation of a maximum DOC reduction plateau, beyond which further degradation was not possible. The maximum Doe reduction was 36.8%. However, reductions in color (ADMI) and absorbance (at 591 nm) took just a few minutes and reached 94.5 and 98.9%, respectively. The process generated precipitate. Photo-Fenton showed to be the most efficient of the processes studied in this work. The maximum DOC, color (ADMI) and absorbance (at 591 nm) reductions achieved were 94.5, 99.4 and 100%, respectively. In comparison with Fenton process, the precipitate generation was smaller, the DOC degradation was faster, and complete mineralization of the dye was reached. Photo-Fenton application to the raw textile effluent provided DOC, color, BOD and BOD reductions of 49.7; 80.2; 19.2 and 41.8%, respectively. Regarding the biologically pre-treated effluent, these reductions were 28.7; 70.9; 11.9 and 30.2%, respectively. Combination of biological systems and photo-Fenton process showed to be interesting for cost treatment reduction / Mestrado / Saneamento e Ambiente / Mestre em Engenharia Civil

Orientadores: Ana Maria Frattini Fileti, João Alexandre Ferreira da Rocha Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:58:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nunes_RafaelLeiria_M.pdf: 1689877 bytes, checksum: 724466ace7372cd7a821c21770f5b255 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Reações em batelada são muito utilizadas na indústria de polímeros e química fina, pois conferem grande flexibilidade e vantagens na manufatura de produtos específicos em pequenas e médias escalas. Neste trabalho foi escolhido como caso-estudo o processo de polimerização em batelada do metacrilato de metila (MMA) via radicais livres em solução. Acetato de etila e peróxido de benzoíla são respectivamente, o solvente e o iniciador de reação, utilizados. Fixou-se a proporção volumétrica de mono mero/solvente em 33%, de forma a obter uma condição segura de operação. O PMMA possui uma ampla gama de aplicações nos mais diversos segmentos de mercado, desde simples utensílios domésticos até sofisticadas próteses e equipamentos biomédicos. Para cada aplicação são indicadas diferentes características fisico-químicas do produto, que podem ser mais ou menos rígidas conforme o uso e que dependem fortemente da temperatura em que a reação de polimerização ocorre. O presente trabalho aborda as etapas de desenvolvimento, montagem e configuração do aparato experimental e do sistema de aquisição de dados para controle de temperatura desta reação. Este sistema é baseado em um protocolo de comunicação de chão de fábrica, conhecido como "Fieldbus", suas características, vantagens, desafios e limitações, bem como a aplicação de uma estratégia de controle de temperatura convencional são também abordados. O controlador escolhido foi o proporciona f-integral-derivativo cuidadosamente sintonizado através do estudo das características dinâmicas do processo, para atuar durante toda a reação com um único conjunto de parâmetros característicos. Os resultados obtidos com a utilização deste controlador foram satisfatórios para algumas fases da reação e insatisfatório para outras, fato este decorrente da transitoriedade e não-linearidades típicas deste processo, Variações máximas de 5,4% foram obtidas para a temperatura do meio reacional ao longo das seis horas de reação. Deste modo, garantindo a aplicabilidade do controlador PID para o processo em estudo e provendo um conjunto de dados experimentais para comparação de futuros trabalhos que utilizarão técnicas de controle mais avançadas / Abstract: Batch reactors are very important in polymer and fine chemistry industries, since they confer great flexibility and advantages to specific products manufacture, in small and middle scales. In this work, it was chosen as case study the polymethil methacrylate (PMMA} free-radical batch solution polymerization process. Ethyl acetate and benzoyl peroxide are de solvent and the reaction initiator, respectively. In order to attend safety conditions, the monomer/solvent volumetric ratio was maintened in 33%. PMMA presents a wide diversity of applications in market segments, such as domestic utilities, sophisticated prosthesis and biomedical tools.For each application, different physical-chemical characteristics of the product are required, which can be more or less rigid according to the use. The present work presents the development, assembly and configuration of the experimental apparatus and the data acquisition system, applyed to control the reaction temperature. This system is based on a communication protocol, known as Fieldbus. Characteristics, advantages, challenges and limitations of Fieldbus system is presented. Them implementation of a conventional temperature control strategy is also described. The fixed parameters proportional-integral-derivative contrôler was chosen and carefully adjusted through the process reaction curve. Closed-loop results show that the control performance is modifyed durring the different stages of the reaction. The present work also provides experimental data sets for comparison in future works where more advanced techniques of control may be implemented / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7124_1.pdf: 3191986 bytes, checksum: 4daaffced02219e23b738e901b42894d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Praticamente, toda planta química de grande porte, tem uma ou mais unidades de separação para preparação, purificação e tratamento de misturas multicomponentes como: produtos, subprodutos e matérias-primas não convertidas em produtos. Para cada unidade de separação, muitas operações unitárias podem ser viáveis, e assim, a melhor seqüência de operações de separação deve ser estabelecida, ao se considerar um processo completo de separação. As ferramentas mais utilizadas para a análise de novos esquemas de separação são os mapas de curvas residuais e os simuladores de processos. Contudo, essas ferramentas computacionais são geralmente baseadas no conceito de equilíbrio. Entretanto, a hipótese de equilíbrio para a destilação não é realista, pois existe um fluxo finito de massa entre as correntes de vapor e líquido que deixam a coluna. Portanto, para uma simulação mais realista, deve-se dispor de simuladores que incluam em seus cálculos a transferência de massa e energia simultânea entre as fases líquidas e vapor (modelos de estágios de não-equilíbrio). Além de levar em conta modelo mais realista para a simulação dos processos de destilação, deve-se dar importância também aos mapas de curvas residuais, pois é uma ferramenta muito utilizada na síntese de processos de separação, já que têm um papel importante na interpretação do comportamento e da viabilidade de colunas de destilação reativa, azeotrópicas homogêneas e/ou heterogêneas. Neste trabalho, foi elaborado um programa em Matlab® para analisar o comportamento dinâmico de um processo de destilação em batelada simples usando o modelo irreversível. Foram simuladas as trajetórias de composição e construídos mapas de curvas residuais para a mistura de metanol/isopropanol/água. O modelo irreversível foi validado comparando os resultados experimentais publicados para esta mistura. Nas simulações realizadas foi observada, numericamente, diferentes valores de azeótropos binário na mistura estudada quando se variou à área interfacial de transferência de massa, entre a fase líquida e a fase vapor, e a taxa de fluxo molar da destilação. Foi observado também que, simulando um destilador com uma grande área interfacial, as curvas residuais do modelo irreversível se assemelham às curvas simuladas pelo modelo de equilíbrio, o mesmo ocorreu para um destilador simulado com um fluxo molar da ordem de grandeza de 1x10-5 mol/s e para as fronteiras de destilação (separatrizes). Na construção das curvas residuais próximas às separatrizes foi observada uma mudança de estabilidade, caracterizando uma multiplicidade de estados estacionários, onde é possível obter no destilador ou apenas isopropanol ou apenas água. Para analisar esta mudança de estabilidade foi feito um mapeamento do processo através de diagramas de bifurcação (co-dimensão 1) utilizando a área interfacial e a taxa de fluxo molar como parâmetros de continuação, determinando o valor crítico (valor dos parâmetros de continuação onde ocorre a mudança de estabilidade)

Atualmente, pelo menos para fins de engenharia, os modelos preditivos de maior sucesso para coeficientes de atividade são os baseados em grupos funcionais, tais como UNIFAC e suas variantes. Enquanto esses modelos requerem grandes quantidades de dados experimentais, os baseados em COSMO-RS (COnductor-like Screening MOdel - for Real Solvents) requerem a calibração de um pequeno conjunto de parâmetros universais. No entanto, a precisão requerida por tarefas de engenharia, tais como a otimização de sistemas de separação, é maior do que a obtida por esta última categoria de modelos. Assim, um novo modelo é proposto neste trabalho, aqui chamado de F-SAC (Functional-Segment Activity Coefficient). Este novo modelo também é baseado no conceito de grupos funcionais, mas a energia de interação entre os grupos vem da teoria COSMO-RS. No presente trabalho, foram consideradas apenas misturas em que não há formação de ligação de hidrogênio ou quando esta pôde ser assumida negligenciável. Assim, foram necessários apenas três parâmetros para descrever cada grupo funcional. A princípio, uma vez ajustados os parâmetros de cada grupo, estes funcionariam para descrever a interação para qualquer par de grupos. Esta é a principal vantagem do modelo proposto. O número de parâmetros do modelo cresce proporcionalmente ao número de grupos funcionais, enquanto que no UNIFAC o número de parâmetros de interação cresce proporcionalmente ao quadrado do número de grupos. Para o banco de dados experimentais de coeficientes de atividade em diluição infinita considerado, a correlação do F-SAC apresentou um erro médio absoluto de 0,07 unidades de ln, enquanto que os modelos UNIFAC (Do) e COSMO-SAC apresentaram, respectivamente, erros de 0,12 e 0,21. O F-SAC foi também avaliado para mais de 1000 misturas binárias de um soluto dissolvido em líquido iônico com dados disponíveis na literatura. O modelo apresentou uma boa correlação aos dados experimentais, com erro médio absoluto de 0,17 unidades de ln, similar ao apresentado pelas misturas orgânicas. O poder de predição do novo modelo foi avaliado utilizando dados de equilíbrio líquido-vapor não considerados no procedimento de ajuste do modelo. Uma ótima concordância com os dados experimentais foi possível em toda a faixa de composição, bem como na predição de azeótropos. Esses resultados demonstram o potencial do modelo proposto. / At present, at least for engineering purposes, the most successful predictive models for activity coefficients are those based on functional groups, such as UNIFAC and its variants. While these models require large amounts of experimental data, the ones based on COSMO-RS require the calibration of a small set of universal parameters. However, the resolution required by engineering tasks, such as the optimization of separation systems, is higher than that obtained by COSMO-RS models. Thus, in this work a novel Functional-Segment Activity Coefficient (F-SAC) model is proposed. This new model is also based on the concept of functional groups, but the interaction energy between groups comes from the COSMO-RS theory. In this study, we considered only mixtures where there is no formation of hydrogen bonds or when they could be assumed negligible. Then, only three parameters were required to describe each functional group. In principle, once the parameters for each functional group are properly calibrated, they should work to describe the interactions with any other group. This is the main advantage of the proposed model, the number of model parameters grows linearly with the number of functional groups, whereas in UNIFAC the number of interaction parameters exhibit quadratic growth with respect to the number of groups. For the experimental database of infinite dilution activity coefficients considered, the correlation of F-SAC have shown a mean absolute error of 0.07 ln-unit. The UNIFAC (Do) and COSMO-SAC models presented errors of 0.12 and 0.21, respectively. F-SAC was also evaluated for more than 1000 binary mixtures of solute in ionic liquid with data available in the literature. Again, the model have shown good correlation to the experimental data, with mean absolute error of 0.17 ln-unit, similar to the performance with the organic mixtures. The predictive strength of the model was assessed by using vaporliquid equilibrium data not considered in the model fitting process. Very good agreement with experimental data was possible over the entire composition range, as well as in the prediction of azeotropes. These results demonstrate the potential of the proposed method.

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T13:05:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LeonPulido_Jeffrey_M.pdf: 4335484 bytes, checksum: 1254077c83c41b27fa94e266ba5cb9c8 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os processos de separação são amplamente usados na indústria petrolífera e alcoolquímica. O processo de destilação representa por volta de 40% dos custos da energia requerida nas operações industriais e grande quantidade de energia do processo não é aproveitada, sendo perdida ao ambiente. No Brasil, devido aos avanços industriais e à necessidade do mercado energético, inovações ao processo convencional de separação são essenciais para o desenvolvimento de novas estratégias e projetos que permitam uma diminuição do consumo de energia. Neste trabalho, foi desenvolvido o estudo do novo conceito de Coluna de Destilação com Integração Interna de Calor (CDIIC) a qual é referenciada na literatura como coluna HIDiC (Heat Integrated Distillation Column) na qual a seção de retificação opera a pressões e temperaturas maiores que a seção de esgotamento; assim, aproveita-se o calor da seção de retificação para aquecer a seção de esgotamento. O simulador de processos Aspen Plus V7.2 foi utilizado para o estudo e a implementação de uma modelagem da configuração no simulador, a qual é uma modelagem aproximada, pois o mesmo não possui este tipo de Operação Unitária. As simulações desenvolvidas foram feitas visando os cenários mais realistas que descrevessem a nova configuração, simplificando as complexidades do projeto e criando estratégias de convergência que permitam o estudo do potencial de diminuição do consumo de energia desta configuração. Na coluna CDIIC, as seções de retificação e de esgotamento se encontram dispostas de forma concêntrica e para garantir a operabilidade são usados um compressor e uma válvula para obter as temperaturas e pressões necessárias ao sistema. Na atualidade, esta configuração não é uma realidade na indústria sendo o projeto interno o de maior complexidade, além da falta de dados experimentais da coluna em uma escala suficientemente adequada para comparações. Na coluna CDIIC, estudos de transferência de calor foram realizados indicando os parâmetros de processo, como posição de alimentação, quantidade de calor trocado e possíveis configurações internas. Até o momento, aqui no Brasil, ainda não se encontram trabalhos publicados na área. Pela faixa de aplicabilidade, a coluna CDIIC terá muitas aplicações importantes, seja na área petroquímica, seja na alcoolquímica, sendo uma alternativa com potencial para a diminuição do consumo de energia em processos de destilação / Abstract: The separation processes are largely used in petroleum and alcohol-chemical industries. The distillation process represents around 40% of energy costs in industrial operation, thus large among of energy of the process is not used and it is lost to the surrounding. In Brazil, industrial developments and the need of energy market allowed innovations to the conventional separation process. This is essential for the development of new strategies and designs that enable a reduction in energy consumption. In the present work a study of the new concept of Heat Integrated Distillation Colum which is referenced in literature as HIDiC column was developed. In this column, the rectifying section operates at higher pressures and temperatures than the stripping section. Thus, the heat of rectifying section is used to heat the stripping section. The Aspen Plus V7.2 software was used for the study of column configuration and the potential of heat transfer, since it does not have this type of unit operation. The simulations shows a more realistic situation able to model the new configuration, simplifying the complexities of design and creating strategies that facilitate the study of the potential for reducing the energy consumption of this configuration. In HIDiC column, the rectifying and stripping section are concentrically and to ensure operability a compressor and throttle valve are applied to achieve the temperatures and pressures required by the system. Currently, this configuration is not a reality in the industry, because the lack of experimental data from the column. In addition, the complexity of internal configuration needs to be solved. In HIDiC column, heat transfer studies were performed showing the process parameters such as feed position, amount of heat exchanged and the initial concentration. So far, in Brazil has not been published works about this technology. The range of applicability of HIDiC column has many important applications in petrochemical and alcohol-chemical industries and it represents an alternative for reducing the energy consumption in distillation process / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: José Vicente Hallak d'Angelo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T13:13:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moreira_CintiaCristinaGarcia_M.pdf: 1646345 bytes, checksum: 6924d108b277ad4e1638c59be0e3def6 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A sutura de categute é um material composto basicamente de colágeno, o qual é uma proteína obtida da camada serosa do intestino delgado de bovinos e é facilmente absorvido pelo corpo humano. Devido a esta característica, fios de categute são muito utilizados em vários tipos de cirurgias, como por exemplo: gastrintestinais, amarraduras de vasos na tela subcutânea, cirurgias ginecológicas e urológicas. De fácil manipulação, a sutura de categute, comporta-se como um corpo estranho, desencadeando uma reação inflamatória intensa ao seu redor. O categute possui uma sólida aceitação no mercado de produtos médicos hospitalares. Seu processo de produção ainda apresenta um alto índice de rejeição (cerca de 25%) do material semi-acabado. Deste percentual rejeitado, mais da metade é devido ao aparecimento de manchas no fio. Esta rejeição se dá, num primeiro momento, exclusivamente em função do aspecto visual, uma vez que fios com manchas são tomados como sendo fios defeituosos. Este trabalho teve por finalidade identificar a influência dos defeitos de manchas no material semi-acabado e também no produto final, comparando o desempenho dos fios com e sem manchas. Nesta comparação entre os fios foram realizados testes visuais (aparência); químicos (teor de cromo e de formol); físicos (resistência à tração com nó, resistência ao encastoamento, diâmetro) e estudos in-vivo (resistência tênsil, reação tissular). Os resultados obtidos demonstraram que os fios manchados possuem um desempenho tão bom quanto os sem mancha e podem ser utilizados sem comprometer a qualidade do produto. Isto possibilitou uma redução significativa das perdas totais no processo, de 25% para 17% de todo o material processado / Abstract: Catgut suture is a material composed basically of collagen which is a fibrous protein obtained from the serosa of bovines intestine and is easily absorbed by the human body. Due this characteristic, catgut sutures can be used in several types of surgeries like: endosurgery, ophthalmology, gynecology and urology. Catgut suture is easy to manipulate, however it can produce an intense inflammatory reaction around it. Catgut is considered a very good product in the market of medical devices. In the catgut raw material process there is a great loss of material (approximately 25%). About half of this rejected material is lost because of the presence of speckles. This rejection is, at first time, because of its visual appearance, once the strands with speckles are considered as a damaged suture. The aim of this work is to study the influence of the presence of speckles in the raw material (semi-finished) as well as in the final product, comparing the performance between the strands with and without speckles. In this comparison the tests performed were: visual (appearance); chemicals (chromium an formaldehyde content); physics (knot tensile strength, needle attachment tensile, diameter); "in-vivo" tests (tensile strength, tissue reaction). The results obtained have shown that it is possible to use the suture with speckles because its performance is as good as the ones without speckle and the quality of the product is not affected by their presence. After this study the total losses in the process were significantly reduced from 25% to 17% of all processed material / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

A classe de materiais constituída pelos denominados filmes finos de diamond-like carbon (DLC) e, em particular, os filmes finos de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H) possuem propriedades de interesse tanto acadêmico quanto tecnológico. A alta resistência ao desgaste e os coeficientes de atrito ultra baixos podem ser encontrados nos filmes a-C:H que contêm entre 40 e 50% de hidrogênio na sua composição. Entretanto, estes filmes possuem baixa ou nula adesão em ligas ferrosas. Assim, intercamadas à base de silício são empregadas para aumentar a adesão do filme diminuindo as incompatibilidades químicas e térmicas em substratos ferrosos (substrato-filme), mediante o aumento das ligações químicas fortes numa estrutura sanduíche. Duas condições de contorno foram analisadas na deposição da intercamada a-SiCx:H a partir do precursor hexametildisiloxano (HMDSO) utilizando o processo de deposição química a vapor assistida por plasma (PECVD). Na primeira série, a intercamada foi depositada em diferentes temperaturas entre 85°C e 180°C, em seguida submetida a 6 min de etching de hidrogênio e 1 h de filme a-C:H foi depositado para avaliação da adesão. Na segunda série, a intercamada foi depositada em diferentes tensões elétricas entre -500 V e -800 V, e logo submetida a 1 min de etching de H2 e 1 min de deposição de filme a-C:H, dirigindo o estudo para propriedades físico-químicas da interface mais externa da intercamada (a-C:H/a-SiCx:H). Ambas as séries foram investigadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GDOES). Para a primeira série de deposição de intercamada, a carga crítica foi medida para avaliar a adesão dos filmes a-C:H. Já para a segunda série, a interface mais externa das intercamadas depositadas em diferentes tensões foi analisada por espectroscopia de fotoelétrons excitados por Raios X (XPS), a fim de investigar a composição e entorno químico e por espectroscopia por transformada de Fourier (FTIR) para estrutura vibracional. Os resultados verificados para a primeira série são: a limpeza química seletiva induzida pelo etching de H2 reduz elementos nocivos e ligações de caráter passivo para adesão. Ao mesmo tempo, há criação de ligações mais fortes, como Si-C, C-C em baixas temperaturas, o que garante uma carga crítica elevada (3,4 N) para a amostra depositada a 85°C, da mesma ordem de grandeza das amostras com intercamada depositada em 300 °C sem etching de H2. Em relação à segunda série, para intercamadas de a-SiCx:H depositadas com tensões mais altas observa-se que o conteúdo atômico de oxigênio diminui. Com a dessorção de átomos de oxigênio em plasmas mais energéticos, a formação de carbeto de silício (Si-C) é mais provável, o que melhora a adesão de filmes a-C:H. Novos parâmetros de processo e ainda com um controle mais apurado das variáveis podem vir a criar filmes finos de a-C:H mais aderidos em ligas ferrosas, reduzindo custos industriais e aumentando o espectro de aplicação em diversas áreas. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES / The diamond-like carbon (DLC) thin films family, in particular hydrogenated amorphous carbon films (a-C:H) have interesting properties for academic and technological purposes. High wear and ultra-low friction can be found in a-C:H films that contain 40% to 50% hydrogen in its composition. However, these films have low/null adhesion to ferrous alloys. Thus, silicon-based interlayers play an important role on film adhesion lessening thermic and chemical incompatibilities to ferrous alloy (substrate-film) by increasing stronger chemical bonds in the interfaces of a sandwich-like structure. Two boundary conditions have been analyzed in deposition of a-SiCx:H interlayer from hexamethyldisiloxane (HMDSO) employing plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) process. Considering the first series, the interlayer was deposited in different temperatures from 85°C to 180°C, after submitted to 6 min hydrogen etching and 1h a-C:H film deposition to adhesion evaluation of films. For the second series the interlayer was deposited in different plasma voltages (-500V to -800V), submitted to 1 min H2 etching and 1 min a-C:H driving the study to physical-chemical properties of the outermost interface (a-C:H/a-SiCx:H). Both series have been investigated by scanning electron microscopy (SEM), glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES). For the first temperature interlayer deposition series the critical load was measured for evaluate a-C:H films adhesion. The outermost interface of different voltage interlayers depositions (second series) were analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) in order to investigate chemical environment and composition and by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) for vibrational structures. The results for the first series are: the effect of hydrogen etching in selective chemical cleaning inducts the reduction of harmful elements and passivating bonds. Meanwhile it creates stronger ones like Si-C, C-C bonds in lower temperatures. This guarantees a critical load (3,4 N) for 85°C as interlayers deposited in 300°C without etching. For the second series in higher deposition voltage of a-SiCx:H interlayers, oxygen content diminishes. Since oxygen atoms desorb in more energetic plasma the formation of silicon carbide (Si-C) is more likely to improve a-C:H thin films adhesion. New process parameters and more accurate control of the variables can create a-C:H thin films more adhered to ferrous alloys, reducing industrial costs and increasing the application spectrum in several areas.

Orientadores: Luis Gimeno Latre, Maria Tereza M. Rodrigues / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-18T21:24:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Passos_CarlosAlbertodosSantos_D.pdf: 8376945 bytes, checksum: 1e3a5d4040b86e6bf698abe61916dbfa (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Este trabalho trata do problema de seqüenciamento de tarefas em flowshops na Indústria de Processos Químicos com restrições na oferta de recursos de uso compartilhado. A solução proposta para o problema utiliza uma estrutura multi nível onde o problema é dividido em três níveis: pré-seqüenciamento, seqüenciamento e pós-seqüenciamento, o problema de seqüenciamento é tratado neste trabalho sob duas perspectivas. A primeira através da utilização de um algoritmo que utiliza uma ferramenta sofisticada de otimização, um algoritmo do tipo "Branch and Bound" - BAB no jargão da Pesquisa Operacional ou A* no jargão da Inteligência Artificial, e a segunda através da utilização de um algoritmo de busca heurística guiada por restrições ("Constraint Heurist Search" - CHS). O BAB permite a otimização de critérios de desempenho global da planta, mas tem o inconveniente de limitar a dimensão dos problemas a serem tratados. A busca heurística ao contrário não garante a otimização de critérios de desempenho globais, mas pode ser aplicado a problemas de grande dimensão. O interessante portanto é combinar estas duas perspectivas para resolver problemas mais próximos dos problemas reais existentes. A metodologia proposta é implementada através da utilização da técnica de programação orientada ao objeto, utilizando a linguagem C++. Esta técnica se mostrou bastante interessante em função das características da metodologia e da flexibilidade que apresenta em relação à evolução dos programas / Abstract: This work deals with the problem of tlowshop scheduling in Chemical Process Industries constrained by shared resources. A multilevel approach is proposed to solve the problem and it is divided in three main levels: pre-scheduling, scheduling and postscheduling. The scheduling problem is solved under two perspectives. The first one utilizes a sophisticated optimization tool, a Branch and Bound Algorithm - BAB in Operational Research or A * in Artificial Intelligence areas, and the other utilizes a Constraint Heuristic Search algorithm. The BAB permits the optimization of global performance criteria's but has the inconvenient to restrict the problem dimension. The heuristic search is the opposite, i.e., doesn't permit the global optimization, but can be applied to problems of high dimension. A good strategy therefore is combine these two perspectives to solve more realistic problems. The proposed methodology uses an Object Oriented Programming technique, and the C++ language. This technique is interesting because his intrinsic characteristics and the tlexibility to the program evolution / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica