Orientadores: Sergio Persio Ravagnani, Antonio Pascoal Del'Arco Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T19:29:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_AndreaMileneApolinarioRosa_D.pdf: 5798658 bytes, checksum: 4d589d5dc6cd528a09de13387e1ce222 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Foi realizado no presente trabalho um estudo sobre a estabilização termo-oxidativa das fibras de poliacrilonitrila (P AN). A etapa de estabilização termo-oxidativa das fibras precursoras é limitante no processo de fabricação de fibras de carbono, envolvendo reações químicas complexas e mudanças na estrutura física das fibras. Desta forma, é de grande importância ampliar o conhecimento sobre a estabilização termo-oxidatíva, para urna melhor compreensão dos fenômenos envolvidos e busca de parâmetros que permitam ampliar a qualidade e diminuir o custo do processo. Os objetivos deste trabalho foram analisar a etapa de estabilização termo-oxidativa das fibras P AN através de um modelo matemático para os fenômenos que ocorrem durante a transformação de P AN em fibras estabilizadas oxidativamente (P ANOX), simular os resultados e comparar os dados simulados com os dados experimentais, para verificar o ajuste do modelo. Foi desenvolvido um modelo matemático para a etapa de estabilização de uma fita de fibras PAN. As equações do modelo descrevem as principais reações químicas de estabilização, a difusão de oxigênio e a transferência de calor na fita. Para a resolução do modelo foi desenvolvido um programa computacional na linguagem Fortran, utilizando os métodos de Colocação Ortogonal e Runge-Kutta Semi-implícito. Foram obtidos resultados de perfis de temperaturas e de composições na fita de fibras P AN em função do tempo de estabilização e da posição na espessura da fita. Um modelo de Redes Neurais foi proposto a partir do conjunto de dados obtidos pela simulação da etapa de estabilização de feixes e de fitas de fibras P AN. As redes encontradas ajustaram de modo bastante satisfatório o conjunto de dados fornecido. A estabilização experimental de fitas de fibras P AN foi conduzi da em um forno existente no Laboratório de Divisão de Materiais do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) do Centro Técnico Aeroespacial (CT A). Os perfis de temperatura do forno e da fita de fibras foram determinados utilizando-se termopares acoplados ao conjunto de fibras e em cada zona do forno. Algumas amostras da fita foram retiradas durante o processo para a caracterização, utilizando-se as técnicas de análise elementar orgânica e ressonância magnética nuclear, para a determinação da composição das fibras, além da determinação da massa específica para o acompanhamento da qualidade da estabilização. A fibra P ANOX obtida apresentou massa específica de 1,4 g/cm3, o que confirma a eficiência da estabilização. As diferenças observadas entre as respostas simuladas e experimentais (tanto para os perfis de temperatura quanto para os perfis de composições da fita), indicaram que o modelo fenomenológico utilizado representa razoavelmente bem o processo / Abstract: The present work presents a study related to the thermo-oxidative stabilization of polyacrylonitrile fibers. The thermo-oxidative stabilization stage is the limiting step in manufacturing process of carbon fibers, involving eomplex chemical reactions and changes in physical structure of fibers. In this way, it is very important to inerease knowledge about thermo-oxidative stabilization in order to get a better eomprehension of the phenomenon involved, finding parameters to aIlow quality improvement and reducing process costs. The objectives of this work were to analyze the stage of thermo-oxidative stabilization of polyacrylonitrile fibers (P AN) through a mathematical model to deseribe the phenomenon tç.at occurs during the transformation in stabilized PAN fibers (PANOX), to simulate the results and to compare them with the experimental data. The mathematieal model was developed for the stabilization process of a strip of polyacrylonitrile fibers. The model equations deseribe the main chemieal reactions of stabilization, oxygen diffusion and heat transfer in the strip. For the solution of the model was developed a Fortran program, using Orthogonal Col1oeation and Semi-implicit Runge- Kutta methods. The results of temperatures and eompositions Ín the strip of polyacrylonitrile fibers were obtained in funetion of the stabilization time and position in the thickness of the strip. A Neural Network model was proposed starting from the group of data obtained by simulating of the stabilization stage of bundles and strips of P AN fibers. The neural networks were adjusted in a quite satisfactory way to the supplied group of data. The experimental stabilization of strips of P AN fibers was carried out using an oven in the laboratory of MateriaIs Division of the Institute of Aeronautics and Spaee (IAE) of the Aerospace Teehnical Center (CT A). The oven and strip temperature profiles were determinated using thermocouple probes coupled to the group of fibers and for each zone of the oven. Some samples of the strip were coIlected during the process for charaeterization, utilizing organic elementary analysis and nuclear magnetic resonance techniques for determination of composition fibers, and density determination for stabilization quality control. The P ANOX fiber obtained presented density of 1.4 g/cm3 that indicates good quality of stabilization. The experimental results (for both temperatures and compositions of the strip) showed good agreement with computer simulations / Doutorado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Oscar Antonio Braunbeck / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:04:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_CarlosAlbertoAlvesde_D.pdf: 8034793 bytes, checksum: cb1a4d0cbb29a0e3ab8c1cf3d39690fa (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Orientador: Maria Helena Andrade Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T20:59:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carneiro_AmosLuciano_M.pdf: 1440680 bytes, checksum: d25c501cc4bdaec493583710ff280243 (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientador: Reginaldo Guirardello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:00:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Yamada_TomasShinobu_M.pdf: 5837470 bytes, checksum: 53e4db59f06bd22a23afc5eb13041985 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Esta dissertação apresenta a fluidodinâmica e a cinética de Hidroconversão de Resíduo de Vácuo do Petróleo Marlin realizado no software científico CFX 5.5.1 (Fluidodinâmica Computacional) da AEA Technology plc. O presente trabalho é uma simulação computacional, com geometria do reator Parr série 4581 de um sistema multifásico com dois fluidos (hidrocarboneto e hidrogênio) e domínios (tanque e agitador), e cinética de hidroconversão de resíduo referente aos experimentos laboratoriais realizados na Unidade de Negócio da Industrialização do Xisto - Petrobrás, localizado em São Mateus do Sul - Paraná. A modelagem da fluidodinâmica está baseada nas equações fundamentais de balanço de massa e quantidade de movimento num sistema isotérmico. Os fenômenos de turbulência estão considerados através do modelo k-e para o hidrocarboneto e "disperse phase zero equation" para o hidrogênio. As reações químicas são modeladas por meio de uma malha reacional baseada no conceito de pseudocomponentes, com suas cargas e produtos separados por cortes comerciais, ou seja, resíduo de vácuo, gasóleo, diesel, nafta + gás. A cinética é um modelo esquematizado em seis reações paralelas, sendo três térmicas e três catalíticas, com os coeficientes das taxas de reação determinadas por busca direta nos ensaios de referência. Os domínios são compostos por hidrocarboneto como fluido geral (mistura pseudocomponentes + catalisador = "slurry phase") e o hidrogênio como gás ideal, não considerando as partículas de catalisador como fase sólida / Abstract: This essay presents the fluid dynamics and the kinetics of vacuum residue hydroconversion of the Marlin petroleum accomplished in the scientific software named as CFX 5.5.1 (Computational Fluid Dynamics) of AEA Technology plc. The current work is a computational simulation, with the geometry of the reactor Parr series 4581 of a multiphase system with two fluids (hydrocarbon and hydrogen) and domains (tank and impeller), and the kinetics of residue catalytic hydrocracking, referred to on lab experiments performed in the Unidade de Negócio da Industrialização do Xisto Petrobrás, located in São Mateus do Sul, Paraná. The fluid dynamics modelling is based on the fundamental equations of mass balance and momentun quantity in an isothermal system. The turbulence phenomena are considered through the k-e model for the hydrocarbon and disperse phase zero equation for the hydrogen. The chemical reactions are modelled by the means of a reactional net based on pseudo components concept, with their loads and products separated according to the commercial cuts, that is, vacuum residue, gasoil, diesel oil, naphta + gas. The kinetics is a schematized model with six parallel reactions, three thermal and three catalytic, with the coeficients of the reaction rates determined by the lab reference data. The domains are composed of hydrocarbon as general fluid (a mixture of pseudo components + catalyst = slurry phase) and the hydrogen as an ideal gas, not considering the particles of the catalyst as a solid phase / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Rubens Caram Junior, Maria Cristina C. Cunha / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:11:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zanotello_Marcelo_D.pdf: 7349759 bytes, checksum: 0a1dce81b72f159315891f5cd7f1dafb (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Orientador: Paulo de Barros Correia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:09:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Masili_GustavoSantos_M.pdf: 4432586 bytes, checksum: 06771c241c84c0f8c7dff7f87191ab02 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Para o setor elétrico em todo o mundo, a transição da regulação para a competição resultou em profundas alterações nos procedimentos de operação. A competição começa a tomar forma, introduzindo leilões como forma transparente de negociação entre agentes deste setor. Este mecanismo é considerado dinâmico e eficiente, sendo utilizado para comercializar bens em mercados complexos, principalmente quando não existe uma referência estável de preço. Pode ser definido como um método formal para alocar recursos baseado na competição, onde vendedor e comprador buscam o maior benefício possível. Atualmente, a maneira mais comum de sua utilização refere-se a mercados onde agentes competem buscando encontrar um preço de equilíbrio. No Brasil, esse mecanismo vem sendo usado na negociação de contratos de lotes de energia elétrica entre geradores, distribuidores e consumidores livres. Foram formatados leilões de compra, de venda, de excedentes e de certificados de energia elétrica como forma transparente e justa de negociação. Esta dissertação se propõe a estudar, avaliar e desenvolver um simulador capaz de representar esses ambientes de forma segura e eficaz, possibilitando a avaliação de estratégias de participação por parte dos agentes interessados. Para isso, além da criação de um ambiente de simulação aderente às necessidades impostas por esses modelos, foram desenvolvidas formulações matemáticas baseadas em técnicas de otimização para determinação das negociações realizadas nos leilões / Abstract: For the electric sector in the whole world, the transition from regulation to competition resulted in deep transformations regarding operation procedures. The competition takes form, introducing auctions as transparent trade device between agents of this sector. This mechanism is considered dynamic and efficient, being used to trade goods in complex markets, mainly when a steady reference of price does not existo It can be defined as a formal method to allocate resources based on competition, where sellers and buyers look for the highest possible benefit. Currently, the most common way of its use refers to markets where agents compete and determine an equilibrium price. In Brazil, this mechanism is being used in contract negotiations of energy lots between energy generators, distributors and consumers. Purchase, sale, certificate and excess auctions had been formatted as transparent and fair form of negotiation. This dissertation considers studying, evaluating and developing a simulator capable to represent these environments in a safe and efficient way, making possible the evaluation of participation's strategies for interested agents. For such achievements, besides the creation of a simulation environment representing the necessities imposed by the models, mathematical formulations based on optimization techniques had been developed to determine the negotiations accomplished in the auctions / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador : Jose Ricardo Figueiredo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:25:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RogerioGoncalvesdos_M.pdf: 2995955 bytes, checksum: 68a6f8bd3cdffbb5ba5d4024a6045126 (MD5) Previous issue date: 2004 / Mestrado

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T23:58:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_EleniseBannwartde_D.pdf: 10867163 bytes, checksum: a89ebf46ea431fc9bf98efe3d6655cd8 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O Brasil se coloca em posição privilegiada devido à sua enorme potencialidade em recursos naturais e agrícolas, principalmente, neste momento em que a substituição de insumos utilizados nas áreas alimentícia, farmacêutica e de cosméticos por produtos de origem natural vem tendo destaque. Entretanto, falta explorar tecnologias para aproveitamento de tais recursos. Como exemplo, têm-se o Destilado da Desodorização do Óleo de Soja (DDOS) para a obtenção de tocoferóis (vitamina E) e o óleo de palma na obtenção de beta-caroteno (pró-vitamina A). Para tanto, este trabalho de tese teve por objetivo estudar e comparar, via simulação, dois processos de separação para a obtenção destes produtos: a Destilação Molecular e a Extração Supercrítica. Na parte de Destilação Molecular, foi apresentado o desenvolvimento do processo para a recuperação de tocoferóis, a partir do DDOS. Conclui-se que, como os tocoferóis destilam em condições similares às dos ácidos graxos, a recuperação dos tocoferóis em um único estágio de destilação não será possível. No caso, o processo irá requerer mais de um estágio de destilação e operação em mais de uma temperatura para obter o produto desejado. Em sistemas onde se deve separar componentes que apresentam características semelhantes, principalmente em termos de peso molecular e pressão de vapor, como é o caso, o destilador molecular de filme descendente apresenta melhor desempenho. Na parte de Extração Supercrítica, foi feita a exploração e montagem do processo no Simulador Comercial de Processos HYSYS, utilizando como caso estudo a separação etanol/água. Esta etapa foi realizada para a familiarização com o simulador no que concerne ao desenvolvimento de uma metodologia para a simulação de um processo supercrítico. Foi desenvolvido o processo completo de Extração Supercrítica (incluindo recuperação e reciclo do solvente) para a recuperação de tocoferóis e para a recuperação de carotenos, usando CO2 ou CO2/etanol, como solvente supercrítico, respectivamente. Concluiu-se que, a destilação molecular foi mais efetiva na recuperação de beta-carotenos, enquanto que a extração supercrítica foi mais efetiva na recuperação dos tocoferóis. Finalmente, foi feita uma comparação entre os processos estudados, para a recuperação de tocoferóis, a partir do DDOS, onde foram levados em consideração gastos com aquisição de equipamentos, com utilidades e a qualidade pretendida dos produtos finais (produtividade e pureza). Foi uma comparação breve, destacando-se os pontos mais relevantes para a comparação entre os processos / Abstract: Brazil has a privileged position due to its potentiality of natural resources and agriculture, mainly, in this moment that the substitution of conventional materials used in the nutritious, pharmaceutical and cosmetic areas by natural products has gained interest and importance. However, technologies to take advantage of such resources are not fully explored. As example, the products derived from vegetable oils refining, the Deodorizer Distillate of Soy Oil (DDSO) for obtaining tocopherols (Vitamin E) and the Palm Oil for obtaining betacarotene (pro-vitamin A) can be cited. So, the objectives of this work are to study and to compare, through simulation, two separation processes for obtaining these products: Molecular Distillation and Supercritical Extraction. ln molecular distillation, the process development for recovering tocopherols from DDSO is presented. It was conc1uded that, as the tocopherols distill at similar conditions that the fatty acids, the tocopherols recovery in a single stage of distillation is not possible. In this case, it is necessary more than one stage of distillation and operation in more than one temperature, for obtaining the desired product. For systems, presenting similar characteristics, mainly in terms of molecular weight and vapor pressure, as it is this case, the falling film molecular distillator presents the best performance. In supercritical extraction, firstly, it was made an exploration on the layout of this process using the Commercial Simulator HYSYS, for separating ethanol from water. After that, this process was used to study the complete process (inc1uding solvent recovery and recyc1e) for recovering tocopherols from DDSO and for recovering carotenes from palm oil, using CO2 or CO2/ethanol as supercritical solvent, respectively. It was conc1uded that, the molecular distillation was more effective for beta-carotene recovering and the supercritical extraction was more effective for tocopherols recovering. Finally, it was made a comparative study between both processes for recovering tocopherols from DDSO, where costs with acquisition of equipment and utilities and the intended quality of the final product have been taken into consideration (productivity and purity). This comparative study was brief, showing only the most important points for the comparison of both processes / Doutorado / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Secundino Soares Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-24T14:54:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CruzJunior_Gelsonda_D.pdf: 5947645 bytes, checksum: 8bdeeb44ad407212d370aac2d1c7ef0b (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho apresenta um modelo equivalente não linear para a etapa de longo prazo do planejamento da operação energética de sistemas de energia elétrica. O problema é formulado através de programação dinâmica estocástica e o sistema hidroelétrico é agregado através de um modelo equivalente que supõe a operação otimizada dos reservatórios do sistema. Na modelagem das energias afluentes ao sistema por programação dinâmica, adotou-se um modelo auto-regressivo de ordem (1). Foi utilizado um programa de simulação do sistema a usinas individualizadas que leva em conta particularidades usualmente desprezadas pelos modelos de simulação agregada. Comparações com a metodologia adotada pelo setor elétrico brasileiro (que adota a operação paralela na agregação do sistema) foram realizadas com sistemas constituídos de 2 a 29 usinas hidroelétricas da Região Sudeste, mostrando ganhos significativos. ...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: This work presents a non linear composite reservoir applied to long term planning ofhydrothermal power systems. The problem is formulated by stochastic dynamic programming and the system has been aggregated through an equivalent system that supposes the optimal operation of the system's reservoirs. In the system's inflow energy modeling for the resolution of the problem by dynamic programming, an order (1) autoregressive model has been adopted. A system simulation program that uses the individual representation of the hydro plants and deals with particularities usually neglected by the aggregated simulation models has been used. Comparisons against the brazilian generation system's methodology (that considers the linear operation of the reservoirs) have been made with systems from 2 to 29 hydro plants of the Southeast region showing significant savings. ...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Sergio Persio Ravagnani / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-24T20:42:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cardoso_Marcelo_D.pdf: 4834526 bytes, checksum: d2ac3eb3a19492a319e2dfef11eeae88 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: O presente trabalho tem como objetivo analisar a unidade de recuperação do processo "Kraft" avaliando novas alternativas de processamento do licor negro de eucalipto. Estas alternativas se referem a concentrar mais o licor na etapa de evaporação. No método de produção "Kraft" de pasta celulósica, os cavacos de madeira são aquecidos em um vaso de pressão, digestor, com licor de cozimento, consistindo de uma solução aquosa de hidróxido de sódio (NaOH) e de sulfeto de sódio ('Na IND. 2¿S), Após o cozimento, os cavacos são transformados em fibras individuais, formando a pasta de celulose. Já o licor passa para a unidade de recuperação, com a finalidade de adequar a sua composição para a sua reutilização. A unidade de recuperação desse licor no processo "Kraft" é composta, basicamente, pelos evaporadores de múltiplo efeito, responsáveis pela concentração do licor até cerca de 75% de sólidos e pela caldeira de recuperação ou fornalha, na qual este licor concentrado é queimado liberando energia para a geração de vapor. Sabe-se por estudos anteriores que para o licor de pinho, há uma significativa melhora na operação da caldeira de recuperação quando aumenta-se o teor de sólidos no licor alimentado. Tal aumento resulta não só na elevação da temperatura de operação da caldeira, como também, numa maior eficiência térmica com maior geração de vapor. A elevação da temperatura na fornalha favorece, também, as reações de formação de fumos, provocando uma redução das emissões de 'SO IND. 2¿ Outra grande vantagem em operar com o licor mais concentrado na caldeira é a maior estabilidade das reações de combustão, tornando o equipamento mais seguro e permitindo um aumento na sua capacidade nominal de projeto. Este trabalho é constituído de três etapas, a saber: caracterização do licor negro de eucalipto; simulação do sistema de evaporação múltiplo efeito e da caldeira de recuperação e levantamento da sensibilidade do licor negro de eucalipto perante as novas técnicas de processamento do licor a altas concentrações. Baseado nos resultados das três etapas anteriores, analisa-se a unidade de recuperação, avaliando novas alternativas de processamento do licor negro de eucalipto. Os resultados experimentais de caracterização do licor negro de eucalipto comprovam que estes diferem do licor de pinho. Os licores de eucalipto possuem uma maior concentração e uma menor massa molecular de lignina, além de uma transição de fluido newtoniano para fluido pseudo-plástico em menores concentrações de sólidos. Já os resultados da simulação mostraram que, com o aumento de 72% para 100% de sólidos na concentração do licor alimentado na caldeira de recuperação, obtém-se um aumento de '160 GRAUS¿C em média nas temperaturas das regiões de combustão do licor, proporcionando assim um acréscimo de 10% na produção de vapor. Pode-se observar ainda que o licor negro de eucalipto é menos sensível que o licor de pinho quanto à técnica de redução de viscosidade através do tratamento térmico ou à técnica de redução de viscosidade através da adição de sais de tiocianato / Abstract: The scope of this work is to analyze the recovery unit of "Kraft" process in order to evaluate new altematives for eucalyptus black liquor's processing. These altematives are focused on the production of a more concentrated black liquor during evaporation step. On the "Kraft" process of cellulose pulp production, the wood chips are heated in a pressure vessel, digester, with cooking liquor that consists of an aqueous solution of sodium hidroxide (NaOH) and sodium sulfide ('Na IND. 2¿S), After the cooking, the chips are changed into individual fibers, forming the cellulose pulp. The resulting liquor goes to the recovery unit to adjust its composition for reutilization. The recov~ry unit of this liquor on the "Kraft" process is composed, basically, by multiple effect evaporators, responsable for liquor's concentration at about 75% of solids, and by the recovery boiler, where the concentrated liquor is bumed to give energy for vapor generation. Earlier studies show that for pine black liquor there is a significative improvement on the recovery boiler operation when the solids concentration on black liquor is increased. This increase results not only on the operational temperature elevation in the boiler, but also on an increase of the thermal efficiency and vapor production. The elevation of temperature in the boiler propitiates also the reactions of fume production, resulting on a reduction of 'SO IND. 2¿ emission. Another advantage on operarting with a more concentrated liquor on the boiler is the better stability of combustion reactions, increasing the equipment safety and allowing an increase on the project's nominal capacity. This work consists on three steps, like: eucaliptus black liquor's characterization, simulation of the multiple effect evaporation system and the recovery boiler, and evaluation of black liquor sensibility conceming new techniques for black liquor' s processing at high solids / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química