Orientador: Nancy Lopes Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-01T00:51:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maric_Nevena_M.pdf: 1723407 bytes, checksum: 2396c2fc7bf145acec91572d09894bee (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O processo de redes com perdas é um processo espacial de nascimento e morte. Este processo modela, por exemplo, a ocorrência de chamadas numa rede telefônica. O processo possui uma única medida invariante e é ergódico desde que o processo de percolação orientada associado seja sub-crítico. Nós achamos uma condição suficiente para tal subcriticalidade. O algoritmo Backward-Forward (BFA) é uma das técnicas para simular perfeitamente. Este algoritmo é aplicável para qualquer medida que (1) seja absolutamente contínua com respeito a um processo pontual de Poisson e (2) possa ser obtida como uma medida invariante de um processo espacial de nascimento e morte. Neste trabalho, aplicamos o BFA a fim de obter uma amostra exata de medida invariante do processo de redes com perdas. As simulações servem também para obter informações adicionais sobre o processo e, além do mais nos levam a sugerir uma condição melhor para sub-criticalidade mencionada / Abstract: The loss network process is a spatia1 birth-and-death process. This process models, for exemp1e, the calls occurence in a te1ephone network. The process has a unique invariant measure and is ergodic as long as the associated oriented pereo1ation process is sub-critical. We found a sufficient condition for such sub-critica1ity. The Backward-Forward a1gorithm (BFA) is a perfect simu1ation scheme. The a1gorithm is applicab1e to any measure which (1) is abso1ute1y continuous with respect to a Poisson point process, and (2) can be obtained as the invariant measure of a spatia1 interacting birth-and-death process. ln this paper we app1y the BFA in order to obtain an exact samp1e from invariant measure of the loss network process. We a1so use the simu1ations to obtain some additona1 information about the process, and moreover they allow to suggest a better condition for the sub-criticality / Mestrado / Mestre em Estatística

Orientador: Mario de Jesus Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-01T04:16:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Schmitz_JonesErni_M.pdf: 1156817 bytes, checksum: 6b64ece5564b02b54f7d93f2c603cae4 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O emprego de técnicas on-line de controle preditivo por modelo e de otimização de processos requer que a simulação destes processos seja muito rápida. Porém em alguns casos os modelos dos processos são muito complexos e de elevada dimensão. Nestes casos para uma simulação suficientemente rápida devem ser empregadas técnicas de aceleração. Entre estas, estão incluídas as técnicas de redução de ordem e de simplificação do modelo. Um exemplo de processo onde estes problemas são encontrados é o das colunas de destilação. Neste caso, além das técnicas de redução de ordem baseadas no emprego de colocação ortogonal discreta, podem ser usadas técnicas de simplificação de modelos baseados no fato de que 30 a 80% do tempo gasto na simulação são usados no cálculo das propriedades termodinâmicas. Neste contexto surge a possibilidade do emprego de redes neurais no cálculo das propriedades termodinâmicas. Uma vez que estas podem representar muito bem, modelos não-íineares, como é o caso das propriedades de equilíbrio líquido-vapor, e realizar os cálculos muito rapidamente. Deste modo, o modelo da coluna de destilação torna-se um modelo híbrido, formado pelas equações de balanço de massa e energia nos pratos e pela rede neural construída para predizer as propriedades termodinâmicas. O emprego deste modelo híbrido na simulação estática de uma coluna de destilação implicou na redução do tempo computacional em cerca de 55%. Demonstrando, desta forma, a viabilidade do emprego de redes neurais na predição de dados termodinâmicos para a simulação de colunas de destilação. / Abstract: Techniques like online process optimization and model predictive control require fast simulations of the process models used. However, in some cases the process models are very complex or have a high dimension. In these cases acceleration techniques that include order reduction and model simplification can be used to obtain fast enough simulations. Distillation columns are an example of process where this type of problem is usually found. In this case, besides order reduction techniques based on discrete orthogonal collocation, simplification techniques have been developed, like local thermodynamic models, based on the fact that 30-80 % of the simulation time were associated with thermodynamic calculations. In this context, the possibility arose of using neural networks to predict thermodynamic properties. It is well known that neural networks are able to represent non-linearities like those found in thermodynamic models. Neural network models can be combined with physical models, based on mass and energy balances, for example, to obtain the so called hybrid models. In this work a static hybrid model of a binary (propane/propene) distillation column has been developed, using neural networks for the calculation of equilibrium constants, of enthalpies and of their derivatives used in the simulation. When used for the simulation of the column, this model allowed for a reduction of about 55 % of the computational time, in comparison with a classical model where the thermodynamic properties were obtained using a method based on the Peng-Robinson state equation / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-01T08:07:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vasconcelos_LuisGonzagaSales_D.pdf: 4830920 bytes, checksum: 4e4319d89f2d3df4d0a6f3a13b7b450e (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: o uso de simuladores no desenvolvimento de processos químicos, tem-se tomado uma atitude bastante utilizada pelos pesquisadores. A crescente procura por este tipo de metodologia em complemento ao trabalho experimental, é atribuída ao fato pelo qual os simuladores não apresentam os fatores que limitam o procedimento experimental, tais como o elevado custo na construção de protótipos e na elaboração de rotinas de experimentação, bem como a dificuldade em alcançar versatilidade, reprodutibilidade e objetividade. A aceitação de simuladores fica mais evidente, quando é necessária a realização de tarefas de otimização e controle do processo ou durante o treinamento de operadores. No entanto, a eficiência dos simuladores é dependente do grau de representatividade do simulador em relação ao processo. A falta de representatividade é causada pelo acúmulo de erros durante a elaboração do simulador, assim como por possíveis simplificações nas representações dos fenômenos. Desta forma, a eficiência do simulador é alcançada através de um contínuo procedimento de identificação e correção dos erros, levando-se em consideração a análise de tendências das variáveis e a compatibilidade fisico-química dos resultados. Existem atualmente disponíveis simuladores comerciais adequados para alguns processos da indústria química. Entretanto, para outros processos, como a secagem, não são encontrados simuladores comerciais apropriados. Dificuldades na elaboração de simuladores de secadores são observadas, devido às características peculiares do processo como a diversidade dos secadores, a complexidade dos sistemas particulados, a presença de parâmetros distribuídos, o tempo morto e a não linearidade. Se, por um lado a simulação em regime estacionário está bastante desenvolvida, por outro a simulação dinâmica encontra-se em fase de desenvolvimento. Consequentemente as tarefas de otimização e controle de secadores são dificultadas pela inexistência de eficientes simuladores. Com objetivo de preencher esta lacuna, foi proposta a elaboração de um simulador dinâmico para secadores de coluna em leito móvel. Numa fase seguinte, o simulador foi usado no desenvolvimento de um procedimento de otimização e na elaboração de estratégias de controle. O simulador foi avaliado e considerado eficiente na execução das tarefas de análise do comportamento dinâmico, otimização e controle deste tipo de sistema / Abstract: The use of simulators in chemical process development have turned an often utilized action by researchers. The increasing requirements for this methodology, in addition on the experimental work is caused by the fact that simulators do not present some restrictive factors of the experimental procedure, as the high investment in building of the pilot plant and in the elaboration of experiment routines, as well as the difficulty in attain versatility, repetitiveness and usefulness. The preference of simulators is more evident, when are necessary the implementation of optimization effort and process control and during the operator training. However the simulators efficiency is function of their representation leveI. The misrepresentation may be caused by accumulation of the errors in the simulator building as well as due to some simplification in the mathematical implementation of the phenomena. Then the efficiency of the simulator is reached by a iterative procedure of error identification and correction, taking into account the variable patterns as well as the physico-chemical compatibility of the results. Nowadays there exist adequate commercial simulators for some of the chemical industrial processoNevertheless for others processes, as the drying, this is not the case. Difficulty in the development of the drier simulator may be attributed to the process characteristics as: drier diversification, particulate system, distributed parameters, dead lag and not linearity. The simulation in stationary regime is well developed, however the dynamic simulation may be seen as being in stage of development as far as robustness and reduction of the computational burden are concerned. The optimization and control studies of the dryers are difficulted by not presence of the efficient simulators. As purpose to fill up this lacuna it was proposed in this work the development of a dynamic simulator for column drier in a moved bed. In a following step the simulator was used in the implementation of a optimization procedure as well as in the design of control strategies. The simulator was verified and considered efficient to carry out the tasks of dynamic simulation studies, optimization and control of such systems / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Francisco Maugeri Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-02T14:49:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kamimura_ElianaSetsuko_D.pdf: 39877702 bytes, checksum: 6e962c13b3c97b540096fbbafbe3c116 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: O interesse na produção de lipases microbianas tem aumentado significativamente nas últimas décadas, devido ao seu amplo potencial em aplicações industriais, como aditivos em alimentos (modificação de "flavour"), reagentes industriais (hidrólise de glicerídeos) e detergentes (aditivos), bem como em aplicações no campo da medicina como remédios, digestivos e enzimas para diagnósticos. Então surge a necessidade de métodos de purificação de alta resolução, ou seja, as técnicas cromatográficas. Dentre estas técnicas a cromatografia por afinidade tem despertado grande interesse por proporcionar um alto grau de pureza em uma etapa. Para atingir o objetivo deste trabalho foi realizado a purificação de lipase de Geotrichum sp em coluna cromatográfica por afinidade, modelagem e simulação do processo de adsorção, tendo como etapa inicial o preparo da resina bioespecífica, utilizando o ácido oleico como ligante. A lipase de Geotrichum sp foi produzida em fermentador, utilizando o meio para inóculo e fermentação composto por 5% de água de maceração, 0,5% de nitrato de amônio e 1% de óleo de oliva à temperatura de 30°C, 400 rpm e 1 vvm, fornecendo uma lipase com uma atividade enzimática em torno de 20 U/ml depois de 10 horas de fermentação. A purificação do filtrado do caldo bruto foi feita utilizando o sistema FPLC (Fast Protein Liquid Chromatography) com a coluna cromatográfica por afinidade, que apresentou um fator de purificação de 91,16 vezes superior ao caldo bruto e recuperação na atividade de 19,33%. A puriifcação desta lipase foi foi feita também em troca iônica fornecendo um fator de purificação 4,44 vezes superior ao filtrado do caldo bruto e recuperação de 55,13% na atividade ¿Observação: O resumo, na íntegra poderá ser visualizado no texto completo da tese digital. / Abstract: There is a growing interest on microbiallipases production due to its great potential in industrial applications as food additives, industrial reagents and stain removers, as well as for medical applications. Specially for medical applications high degree of purity is required which is accomplished with high resolution chromatographic techniques. In this work, the purification of lipase from Geotrichum sp was performed in a column packed with an affinity resin. Affinity chromatography is known as very high resolution chromatographic technique. The Response Surface Method (RSM) was chosen to study the column efficiency. This method allows to understanding the interaction among the variables with advantages over conventional methods, which involves changing one variable while fixing others at certain levels. The resin was prepared using EAH sepharose 48 gel (Pharmacia), making it to react with oleic acid as especific ligand. Lipase from Geotrichum sp was produced in a complex medium composed by 5% of com steep liquor, 0.5% ammonium nitrate and 1% olive oil, temperature of 30°C, aeration 1vvm and agitation 400 rpm in a 5 liters fermenter. The lipase activity was about 20 U/ml after 9 hours of fermentation. The purification of lipase was carried out also with an ionic exchange and affinity resins. The purification results were 9.16 fold and a recovery activity of 19.33% for affinity resin and 4.44 fold and activity recovery of 55.13% for the ionic exchange resin ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations. / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Francisco Maugeri Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-02T19:12:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arakaki_Tomaz_D.pdf: 3392715 bytes, checksum: 92341d82e215c40dd54226b61d527d86 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O Brasil como maior produtor mundial e exportador de açúcar de cana sofre as conseqüências de um mercado internacional em que os preços das commodities variam de maneira pouco favorável aos países exportadores. A solução seria obter produtos a partir da sacarose, cujos preços fossem mais valorizados no mercado internacional. A sacarose pode ser hidrolizada, hidrólise ácida ou enzimática, produzindo glicose e frutose . A glicose pode ser transformada em ácido glucônico , através de um complexo enzimático formado pela glicose-oxidase e catalase. Teríamos então uma solução de ácido glucônico e frutose, dois produtos cujos preços unitários são maiores do que a sacarose; o espectro de utilização dessas 2 substâncias também é maior do que a da sacarose. O presente trabalho estuda o processo de transformação da glicose em ácido glucônico, usando um reator contínuo de tanque agitado com injeção de ar , junto com um sistema multienzimático de enzimas imobilizadas, formado pela glicose-oxidase e catalase . Na formação do ácido glucônico é formado também o H202 , que inativa ambas enzimas. Para diminuir a inativação a catalase é adicionada para transformar H202 em H20 e O2; O2 dissolvido é necessário para oxidar a glicose-oxidse reduzida para a glicose-oxidase oxidada, a forma ativa da enzima. O objetivo do trabalho é obter um sistema de equações capaz de simular o processo de produção de ácido glucônico a partir da glicose , para estudar e otimizar o processo. As equações diferenciais parciais descrevendo difusão-reação no interior das partículas esféricas, contendo as enzimas imobilizadas, para a glicose, O2 dissolvido, H202 e ácido glucônico foram discretizadas no espaço pelo método de colocação ortogonal com elementos finitos ; equações diferenciais também foram estabelecidas para a glicose¬oxidase e catalase que são destruídas pelo H202 no interior das partículas; mais 4 equações diferenciais foram derivadas para a glicose , O2 dissolvido, H202 e ácido glucônico no reator. Para tornar mais real o modelo utilizado os coeficientes de transporte de massa, os coeficientes de difusão das substâncias nas partículas foram calculados em função da temperatura e concentração de glicose no sistema; a concentração do O2 dissolvido saturado foi calculado em função da temperatura, pressão do ar no interior do reator e da concentração da glicose ; as constantes cinéticas de reação da glicose-oxidase e as constantes de destruição das duas enzimas foram calculadas em função da temperatura do sistema. Parâmetros como os fatores de tortuosidade do suporte para glicose, O2 dissolvido, H202 e constante cinética de Michaelis-Menten para a catalase foram obtidos através do ajuste de curvas usando dados de trabalhos sobre a produção de ácido glucônico com enzimas imobilizadas, existentes na literatura. As otimizações foram feitas em função de alto rendimento e mínima destruição das enzimas usando como variáveis concentração de glicose-oxidase , concentração de catalase ,temperatura, pressão de ar no interior do reator, tempo de residência, fração de enzima imobilizada no reator, raio das partículas; foram utilizadas nas otimizações 4 diferentes concentrações de glicose 2M, 1,5M, 1M e O,5M. Concentrações de glicose maiores que 1M na alimentação provocam rápida destruição das enzimas, curto tempo de processamento( ~ 100h) e tornam o processo economicamente inviável. Os parâmetros obtidos na otimização dos processos com concentração de glicose 2M; 1,5M; 1M e 0,5M foram: VMAXGLO = 0,5xl0-3 moles.L-1.s-1 VMAXCAT = 3 moles.L-1.s-1 Temperatura = 20°C Tempo de residência = 20 h Fração de enzima imobilizada no reator = 0,20 (volume da enzima imobilizada/volume do reator) Raio da partícula da enzima imobilizada = 0,5xl0-3 m (0,5 mm) Pressão do ar no reator: Pressão = 2026 kPa para processo com concentração de glicose na alimentação de 2M Pressão = 2026 kPa para processo com concentração de glicose na alimentação de 1,5M Pressão = 1862,10 kPa para processo com concentração de glicose na alimentação de 1M Pressão = 1128,03 kPa para processo com concentração de glicose na alimentação de 0,5M. / Abstract: Brazil as the world largest producer and exporter of sugar made from sugar cane have to deal with an intemational market subject to oscillating commodities prices which is not favourable to commodities exporting countries. Obtaining products from sucrose having higher values in the international market could be a solution. Sucrose can be hydrolized , either by enzymes or acid , producing glucose and fructose. Glucose can be transformed into gluconic acid , using an enzymatic complex of glucose-oxidase and catalase; a solution of gluconic acid and ITuctose would be obtained, these 2 products have prices per unit mass higher than sucrose and their range of utilization is broader than the one of sucrose. This work is concemed with glucose transformation into gluconic acid, using a continuous stirred tank reactor (CSTR) equiped with air injection, plus glucose-oxidase and catalase comprising an immobilized enzyme system . At the gluconic acid production H202 is formed which inactivates both enzymes; catalase is added to trasnform H202 into mo and O2; dissolved O2 is essential to oxidise reduced glucose-oxidase into is oxidised form which is the enzyme active form. The goal of the work was to simulate the próduction of gluconic acid from glucose using a system of equations , in order to study and optimize the processo The partial differential equations describing diffusion-reaction process within the spherical partic1es, which hold the immobilized enzymes, in function of time for glucose, dissolved O2, H202 and gluconic acid were discretised in space using orthogonal collocation method with finite elements; differential equations were also derived for glucose-oxidase and catalase destruction by H202 inside partic1es; more four differential equations were stablished for glucose, dissolved 02, H202 and gluconic acid in the CSTR. To make the model closer to a real process mass transport coefficients, diffusion coefficients within partic1es for the substances were derived taking into consideration temperature and glucose concentration in the reactor; saturated dissolved Oz concentration was calculated in function of temperature, air pressure and temperature within the reactor; kinetic constants for glucose-oxidase reaction and the inactivation constants for both enzymes were calculated in function of the system temperature. Parameters like tortuosity factors for glucose, disssolved Oz, HzOz and the Michaelis-Menten constant for catalase were obtained from curve fitting of data ftom previous reported works on gluconic acid production using immobilized glucose-oxidase and catalase. Optimizations were carried out concerning a high gluconic acid yield and minimum enzyme degradation, variables utilized were glucose-oxidase concentration, catalase concentration, temperature, air pressure within reactor, residence time, volumetric immobilized enzyme fraction and particle radius. Optimizations were done using 4 differents glucose concentrations feed 2M, 1.5 M, 1M and 0.5M. Glucose feed concentration greater than 1M caused fast enzymes destruction, short time process (-100 h) and turned the process into a economically infeasible one. The parameters calculated in the optimization of the processes with glucose concentration of 2M; 1.5M; 1M e O.5M were: VMAXGLO = 0.5x10-3 moles.L-1.s-1 VMAXCAT = 3 moles.L-1.s-1 Temperature = 20°C Residence time = 20 h Fraction of immobilized enzyme in the reactor = 0.20 (immobilized enzyme volume/reactor volume) Radius ofimmobilized enzyme partic1e = 0.5xl0-3 m (0.5 mm) Air pressure inside the reator: Pressure = 2026 kPa for the process with a 2M glucose concentration inlet feed Pressure = 2026 kPa for the process with a 1.5M glucose concentration inlet feed Pressure = 1862.10 kPa for the process with a 1M glucose concentration inlet feed Pressure = 1128.03 kPa for the process with a 0.5M glucose concentration inlet feed. / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Evandro Conforti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:27:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vivacqua_RafaelPeixotoDerenzi_M.pdf: 1201927 bytes, checksum: 0badc50e8e4e055634d222d678b4f67c (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientadores: Liliane M. F. Lona, Telma F. Franco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:28:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_Sueli_D.pdf: 2942835 bytes, checksum: bdc6ec768a5eaec8a0e18e8af804de07 (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Antonio Jose A. Meirelles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:28:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JoseMarcosFranciscoda_D.pdf: 5218547 bytes, checksum: fed832582402c17e3dcc6a23c97bff66 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Separação de misturas por cristalização tem sido usado por muitos anos. A remoção de água por cristalização e a, subseqüente, separação do gelo do líquido concentrado é chamada de crioconcentração, qualquer que seja o sistema considerado. Recentemente, porém, a aplicação de certos produtos químicos e bioquímicos utilizados na indústria farmacêutica e de alimentos, ou na produção de polímeros de alto-desempenho fizeram aumentar o interesse no estudo da cristalização. Somando-se a isso, tem-se as restrições impostas por leis ambientais, que requerem cada vez mais processos com tecnologias limpas. No esforço de se obter um modelo teórico para cristalização, esse processo de separação é associado, na presente tese, ao problema de Stefan (1889). Usualmente, o problema de Stefan é utilizado para modelar a cristalização de sólidos fundidos, em que a difusão de calor é o principal fenômeno. No presente trabalho, o problema de Stefan foi resolvido para uma situação em que a transferência de massa é o principal fenômeno, comumente chamada de cristalização de solução. Vale apenas salientar que esta solução é inédita na literatrura. O presente trabalho de tese está concentrada no desenvolvimento de um modelo unidimensional para cristalização de uma solução binária ou pseudo-binária. O problema foi resolvido e resultados típicos são apresentados sob várias condições. Observa-se que a expressão para a velocidade de crescimento do cristal concorda qualitativamente e quantitativamente, em alguns casos, com dados reportados na literatura. Em seguida, foi desenvolvida uma expressão teórica para o coeficiente de transferência de massa para sistemas em cristalização, baseado na condição de Stefan. Observa-se que o mesmo apresenta valores finitos, mesmo quando a espessura da camada limite tende a zero, indicando que é possível explicar o crescimento de cristais em solução, apenas com o fenômeno difusional. Na última parte da tese, a expressão da velocidade de crescimento do cristal, desenvolvida na presente tese, é aplicada ao estudo do regime dinâmico, do estado estacionário e à distribuição dos momentos de um cristalizador contínuo tipo MSMPR (Mixed Suepension, Mixed Producto Remova_. As equações foram resolvidas e uma extensa análise foi feita. Esses resultados podem ser aplicados no desenvolvimento de projetos de cristalizadores contínuos tipo MSMPR / Abstract: Separation of mixtures by crystallization has been used for many years. Recently, however, the advent of certain chemical and biochemical specialties used in pharmaceutical and in food industries, or in the production of high-performance polymers, among other processes, as well as new constraints, such as environmental laws and increased economical competition, have expanded the interest in the crystallization studies, from both practical and theoretical points of view. As an effort for obtaining a theoretical model for the crystallization, this separation process is associated, in the present work, to the Stefan problem. The first work that can be associated to the mathematical problem of moving boundary is that proposed by Clapeyron and Lamé. Usually, the Stefan problem is associated to the crystallization of melted solids, in which the heat diffusion (or energy transfer) is the main phenomenon In the present work, the Stefan problem was solved for a situation in which the mass transfer is the most important phenomenon, namely the crystallization of solutions The present investigation is concerned with the development of a one-dimensional model for the crystallization of a binary or a pseudo-binary solution. The one-dimensional model is viewed as an appropriate starting point for due to its relatively simple approach, making possible the achievment of an analytical solution of the differential equation describing the process, so that the results are exact and easily interpreted. Results for a typical system are presented under various conditions and it is observed that the expression for the crystal growth agrees qualitatively well with experimental data reported in the literature. After that, it was developed one expression for mass transfer coefficient of the crystallization of the solution based in Stefan problem. Important results are obtained from the model, such an as: a finite coefficient of mass transfer is obtained wenh the thickness of the layer vanishes. In the last part of the thesis, the expression of the crystal growth rates is applied to the study of the stationary and dynamic steady state of a crystallizer MSMPR. These results can be applied in the development of designs of continuous crystallizers type MSMPR / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientadores : Kil Jin Park, Mariangela Amendola / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:36:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ito_AnaPaula_M.pdf: 1505942 bytes, checksum: bf55acd4a8f6af2125af1a610c35db9e (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientador: Rezende Gomes dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:27:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ducatti_SuzimaraRossilhodeAndrade_D.pdf: 7132194 bytes, checksum: 45c86cfff624888f031c8047f14cc4ff (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Novos processos têm sido desenvolvidos nos últimos anos com o objetivo de otimizar as propriedades de ligas metálicas produzidas por lingotamento contínuo. Um dos processos que está em desenvolvimento é o de solidificação das placas finas com redução da espessura quando o seu núcleo ainda está na fase líquida. Nos últimos anos tem sido notado um aumento na utilização de modelos matemáticos baseados em métodos numéricos para a simulação de diversos aspectos da solidificação de ligas metálicas, visando aplicações industriais. Neste trabalho um modelo matemático é desenvolvido para analisar os efeitos da redução da espessura da placa estando o núcleo ainda líquido nos parâmetros de solidificação. O trabalho utiliza um programa genérico que resolve problemas de várias áreas de engenharia, ANSYS, baseado no método de elementos finitos para as simulações com e sem redução do núcleo líquido. Além da variação de temperatura na placa em função da posição e do tempo, obtem-se outros parâmetros de solidificação e a partir de teorias, já existentes na literatura, que propõem equações para o cálculo dos espaçamentos dendríticos de ligas metálicas, foram criadas sub-rotinas dentro do programa base com a finalidade de estimar esses espaçamentos. O modelo foi aplicado para simular processos de solidificação de uma liga alumínio-cobre e de aços com diferentes composições químicas. Foram obtidos resultados para diferentes graus de redução de espessura e alguns foram comparados com resultados experimentais para analisar a precisão do modelo. O modelo final foi aplicado para a análise da influência da redução da espessura com núcleo líquido nos parâmetros térmicos e estruturais de placas finas / Abstract: New processes have been developed in the last years to produce near net shape metallic products with final or almost final dimensions. Thin slab continuous casting is a near net shape process to produce slabs with thickness convenient for direct rolling. Numerical modeling has been explored to simulate and to predict parameters of solidification of metaIs in order to improve industrial processes. In this work a numerical model is developed to analyze the effects of liquid core reduction during solidification to the microstructure of thin slabs. This analysis involves numerical simulation applying the finite element method. The finite element method has been chosen for its efficiency and the availability of commercial computer codes for simulation of thermal and structural analysis. The mathematical model is developed introducing modifications in one of these commercial codes (ANSYS) and it is able to simulate the solidification of thin slabs submitted to liquid core reduction. The reduction of thickness of the slab is taken into account by a movement and a distortion of the meshes. Applying specific equations, a subroutine has been developed to estimate the variation of dendrite arms spacing in the slabs. The numerical model is applied to simulate solidification processes of AI-4.5wt<'IÓCu and steels with different compositions. Some numerical results are compared to experimental data to verify the precision of the numerical model. Simulations of the solidification processes, with and without liquid core reduction, are carried out in order to analyze the influence of this reduction on the solidification parameters and on the microstructure formation / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica