Orientador: Elias Basile Tambourgi / Tese (doutorado) - Universiade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T13:24:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_MarleneSilvade_D.pdf: 18744401 bytes, checksum: 214df2eb889315d588ba4e56ffbbc454 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O deslocamento de polímeros, cereais, minérios, produtos farmacêuticos e outros materiais particulados no interior de tubulações, tendo como fluido transportador o ar, é denominado de transporte pneumático. Esta técnica é comumente dividida em transporte em fase densa, com concentração de partículas acima de 30% em volume e transporte em fase diluída, com concentração inferior a 1%. A fase diluída, que não exige tubulações espessas e é de menor custo de aquisição, operação e manutenção, tem como principais inconvenientes: a) o desgaste da parte inferior do tubo transportador devido à má distribuição das partículas na seção transversal; b) a falta de dados da perda de carga de tê com saída de lado, que tem substituído curvas em unidades catalíticas de petróleo por criar um colchão amortecedor e reduzir o desgaste e c) a escassez de informações da relação entre a distribuição de partículas na seção transversal do duto e a perda de carga. O presente trabalho teve como objetivo geral projetar e montar uma unidade experimental, em escala piloto com duto de 117 mm de diâmetro, de transporte pneumático para estudar, em fase diluída, as perdas de carga no trecho vertical, singularidades e a distribuição de partículas na seção transversal. Visou como objetivos específicos: a) construir as curvas de perda de carga em função da velocidade do ar, tendo como parâmetro, as vazões de pellets de polipropileno; b) determinar o valor do coeficiente K, multiplicador da carga cinética da expressão geral de perda de carga localizada para tê com saída de lado, com três prolongamentos (balisas) distintos de 30, 60 e 90 mm e c) obter a distribuição das partículas na seção transversal do duto vertical. A unidade projetada e montada consistiu basicamente de um ventilador centrífugo, com pás semi abertas de 210 mm de diâmetro, acoplado a um motor de rotação variável de 1 cv, um tubo de Pitot horizontal e um vertical, uma válvula rotativa acionada por motor de rotação variável na base de um silo de alimentação, dutos de acrílico estrudados, com diâmetro interno de 117 mm, um sistema de coleta com nove dutos, de seção quadrada paralelos, para análise da distribuição das partículas na seção transversal dos dutos horizontal e vertical e um ciclone. A perda de carga foi determinada através de tomadas de pressão estática, acopladas a anéis piezométricos, com leitura simultânea de todas as tomadas de pressão em uma série de tubos em "U". A velocidade do ar foi obtida por Pitot e anemômetros. A vazão volumétrica do ar foi calculada pelo método das centróides de áreas iguais, com as medidas dos valores coletados pelo Pitot e anemômetro. As vazões dos sólidos particulados foram quantificadas pelo número de revoluções por unidade de tempo da válvula rotativa, aferida pela técnica da massa por tempo. A distribuição de partículas, na seção transversal dos tubos vertical e horizontal e após o tê com saída de lado, foi verificada por pesagem dos sólidos nos coletores. O trabalho forneceu, para o duto horizontal, curvas da perda de carga em função de cinco velocidades de ar de 13,45; 15,18; 16,90; 18,97 e 21,39 m/s e vazões de polipropileno de 0,08; 0,143 e 0,233 kg/s, com a distribuição de partículas em pontos de relevância para projeto. O tê com saída de lado forneceu um coeficiente K de 1,40; com prolongamento de 30 mm, um K de 1,58; com o de 60 mm, um K de 1,43 e com o de 90 mm, um multiplicador (K) igual a 1,47 / Abstract: The displacement of polymers, pharmaceutical cereals, ores, pharmaceutical products and other particulate materials in the interior of tubing , having as fluid transporter the air, is called pneumatic transport. This technique is commonly divided in: transport in dense phase, with particles concentration above 30% in volume and transport in diluted phase, with inferior concentration at 1%. The diluted phase, that does not demand thick tubing and is acquired at lesser cost operation and maintenance, has as main inconveniences: a) the consuming of the inferior part of the transporting pipe due to bad distribution of particles in the transversal session; b) the lack of data of the loss of load of T with side exit, that has been replacing curves in catalytic units of oil for creating a cushioning mattress and reducing consuming and c) the scarcity of information of the relation between the particle distribution in the transversal section of the duct and the loading loss. The present work had as general objective to project and build up an experimental unit, in scale pilot with a 117 mm diameter duct, of pneumatic transport to study, in diluted phase, the losses of load in the vertical stretch, the particle singularities and distribution in the transversal section. It aimed as specific objective: a) to construct the curves of loss of load in function of the air speed, having as parameter, the outflows of pellets of polypropylene; b) to determine the value of coefficient K, multiplier of the kinetic load of the general expression of loss of located load for T with side exit, with three distinct prolongations (boundary-makers): 30, 60 and 90 mm and c) to get the distribution of particles in the transversal section of the vertical duct. The projected and built unit consisted basically on a centrifugal fan, with opened half 210 mm diameter shovels, connected to a 1cv changeable rotation engine, a pipe of horizontal Pitot and one vertical line, a rotating valve set in motion by engine of changeable rotation in the base of a feeding silo, extruded acrylic ducts, with internal diameter of 117 mm, a system of collection with nine ducts, square shaped section parallel, for analysis of the distribution of particles in the transversal section of the horizontal and vertical ducts and a cyclone. The loss of load was determined through static pressure heads, connected to piezometric surface rings, with simultaneous reading of all the pressure heads in a series of pipes in "U". The air speed was gotten by Pitot and anemometers. The volumetric outflow of air was calculated by the method of the centroids of equal areas, with the measures of the values collected by the Pitot and anemometer. The outflows of particulates solids were quantified by the number of revolutions per unit of time of the rotating valve, surveyed by the technique of the mass per time. The particle distribution, in the transversal section of the vertical and horizontal pipes and after T with side exit, was verified by weighing solids in the collectors. The work provided to, the horizontal duct, curves of the loss of load in function of five air speeds of 13,45; 15,18; 16,90; 18,97 and 21,39 m/s and polypropylene outflows of 0,08; 0,143 and 0,233 kg/s, with the particle distribution in points of relevance for project. The T with side exit, provided a 1,40 coefficient K; with a 30mm prolongation, a 1,58 K; with 60 mm, a K of 1,43 and with 90 mm, a multiplier (K) equals to 1,47 / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutora em Engenharia Quimica

Orientador: Celso Eduardo Tuna / Resumo: A agroindústria nacional brasileira dispõe de uma grande variedade de unidades agrícolas que geram elevada quantidade de resíduos como o bagaço de cana-de-açúcar. Mesmo diante da crescente utilização desse material, o excedente ainda é da ordem de milhões de toneladas, causando problemas de estocagem e poluição ambiental. Devido a sua estrutura complexa e sua recalcitrância, a etapa de pré-tratamento representa o desafio mais crítico para a viabilização da utilização do bagaço de cana-de-açúcar dentro do contexto de uma biorrefinaria. O pré-tratamento busca facilitar o acesso aos componentes estruturais da biomassa, permitindo sua utilização na cadeia produtiva. Existem diferentes métodos de pré-tratamento como os físicos, químicos e biológicos ou uma combinação de todos esses, de modo que a geração de resíduos ambientalmente perigosos e/ou altos insumos energéticos é o gargalo. Neste sentido, rotas tecnológicas alternativas vem sendo estudadas e a cavitação hidrodinâmica desponta-se como uma promissora rota para o pré-tratamento de biomassa liberando grandes magnitudes de energia e induzindo a transformações físicas e químicas, favorecendo o rompimento da matriz carboidrato-lignina. Neste contexto, este trabalho empregou a cavitação hidrodinâmica para potencializar o pré-tratamento alcalino do bagaço de cana-de-açúcar. Para isto, projetou-se um reator de cavitação hidrodinâmica com tubo de Venturi utilizando como base uma abordagem computacional para a dinâmica dos fluidos. ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Brazilian national agroindustry has a large variety of agricultural units that generate high amounts of waste such as sugarcane bagasse. Even with the increasing use of this material, the surplus is still in the order of millions of tons, causing problems of stocking and environmental pollution. Due to its complex structure and recalcitrance, the pretreatment stage represents the most critical challenge for the feasibility of using sugarcane bagasse within the context of biorefinery. Pretreatment seeks to facilitate access to the structural components of biomass, allowing its use in the production chain. There are different pretreatment methods such as physical, chemical, physicochemical and biological or a combination of all of these, so that the generation of environmentally hazardous waste and / or high energy inputs is the bottleneck. In this sense, alternative technological routes have been studied and hydrodynamic cavitation emerges as a promising route for biomass pretreatment releasing large energy magnitudes and inducing physical and chemical transformations, favoring the rupture of the carbohydrate-lignin matrix. In this context, this thesis employed hydrodynamic cavitation as a physical means to improve the alkaline pre-treatment of sugarcane bagasse. The hydrodynamic cavitation reactor with Venturi tube was modeled by a computational approach to fluid dynamics, in order to evaluate the influence of the pressure ratio, the length and diameter of the throat and ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

[ES] Hyperloop es considerado el quinto medio de transporte, después del coche, barco, tren y avión. Consiste en una capsula de levitación magnética que viaja dentro de un tubo en el que la presión de aire ha sido reducida. Entonces, la fricción con el suelo y resistencia aerodinámica son minimizadas, alcanzando ultra altas velocidades a nivel de tierra. Actualmente hay en desarrollo varios trenes maglev y conceptos hyperloop. La mayoría proponen levitar usando Suspensión Electromagnética (EMS). Zeleros, la compañía donde esta Tesis ha sido realizada, tiene una propuesta similar. Zeleros usa un EMS Híbrido (HEMS), combinando imanes y electroimanes para reducir los requerimientos de energía. Respecto a la propulsión, la propuesta es única ya que hace uso de un compresor de la industria aeroespacial. Simulaciones CFD prueban que usar un compresor reduce considerablemente la resistencia aerodinámica en el ambiente cerrado, ya que el efecto pistón es mitigado. Para el mismo tamaño de tubo y presión, un hyperloop con compresor requiere hasta 70 % menos potencia. En otros términos, si la misma potencia es instalada en el vehículo, el diámetro de la infraestructura puede ser 2.8 veces más pequeño. Esta Tesis desarrolla un simulador 0D para evaluar el rendimiento de la solución hyperloop propuesta. Resolver su aerodinámica requiere solucionar un fujo interno y externo de Fanno. El último combina efectos de Couette y Poisuille en un dominio anular. Así, se desarrolla un modelo simplificado para flujos de Fanno, acelerando así el modelado básico. Esta aproximación matemática incluye información de la velocidad de la pared y de la forma del dominio, evitando integrar un sistema de EDOs. La solución tiene una desviación en la ratio de presiones de 5 % respecto a CFD, y del 10 % en la longitud crítica. El simulador modela toda la termodinámica del vehículo, incluyendo el compresor, conductos, turbina, tobera y flujo externo. Este modelado es similar al del ciclo de Bryton, sin cámara de combustión. Además, se incluye un modelo para predecir la masa y longitud de la cápsula y sus componentes. Así, las pérdidas de fricción y requerimientos de potencia y energía son obtenidos. Estos resultados presentan una desviación máxima del 20 % respecto a CFD. Además, un proceso de optimización para encontrar la solución más eficiente se ha desarrollado con el código, para vehículos de 50 y 150 pasajeros. Se ha encontrado que es más beneficioso absorber menos gasto másico con el compresor, ya que la energía requerida para comprimir el flujo interno es más alta que las pérdidas en el canal externo. Comparando el consumo de energía específico de esta solución con otros medios de transporte, el hyperloop se encuentra cercano al rendimiento de los maglev. Éste es, también, entre tres y cinco veces más eficiente que los aviones. Además, es más competitivo que el avión en términos de velocidad media en una ruta hasta los 800 km. Por último, se desarrolla un modelo similar para un sistema de escala media. Este prototipo, cuya velocidad objetivo es de 500 km/h, es diseñado por Zeleros previo al sistema de escala real. Su simulador incluye además los efectos transitorios y la termodinámica del tubo, asumiendo una velocidad del sonido infinita. Gracias a este código, se puede obtener el rendimiento en una misión. Inicialmente, el prototipo incrementa la presión del tubo aguas arriba, y la reduce aguas abajo debido al efecto pistón, generando una velocidad inducida. Al final de la misión, el flujo puede ser transferido otra vez, y las presiones se equilibran otra vez. Este modelo también predice el par y potencia del motor eléctrico, además de los parámetros de la batería (voltaje, corriente y profundidad de descarga). / [CA] Hyperloop és considerat el cinquè mitjà de transport, després del cotxe, vaixell, tren i avió. Consisteix en una càpsula de levitació magnètica que viatja dins d'un tub on la pressió d'aire es reduïda. Aleshores, la fricció amb el sòl i resistència aerodinàmica són minimitzades, aconseguint ultra altes velocitats a nivell de terra. Actualment hi ha en desenvolupament diversos trens maglev i conceptes hyperloop. La majoria proposen levitar usant Suspensió Electromagnètica (EMS). Zeleros, la companyia on aquesta Tesi ha sigut realitzada, té una proposta similar. En particular, el concepte de Zeleros utilitza un EMS Híbrid (HEMS), combinant imants i electroimants per reduir els requeriments d'energia. Pel que fa a la propulsió, la proposta és única, ja que fa ús d'un compressor de la indústria aeroespacial. Simulacions CFD proven que utilitzar un compressor redueix considerablement la resistència aerodinàmica en un ambient tancat, ja que l'efecte pistó és mitigat. Per a la mateixa grandària de tub i pressió, un hyperloop amb compressor requereix fins a 70 % menys potència. En altres termes, si la mateixa potència és instal·lada al vehicle, el diàmetre de la infraestructura pot ser 2.8 vegades més menut. Aquesta Tesi desenvolupa un simulador 0D per avaluar el rendiment de la solució hyperloop proposada. Resoldre l'aerodinàmica del hyperloop requereix solucionar un flux intern i extern de Fanno. L'últim combina efectes de Couette i Poiseuille en un domini anular. Així, es desenvolupa un model simplificat per a fluxos de Fanno, accelerant així el modelatge bàsic. Aquesta aproximació matemàtica inclou informació de la velocitat de la paret i de la forma del domini, evitant integrar un sistema de EDOs. La solució té una desviació a la ràtio de pressions de 5 % respecte a CFD, i del 10 % a la longitud crítica. El simulador modela tota la termodinàmica del vehicle, incloent-hi el compressor, conductes, turbina, tovera i flux extern. Aquest modelat es similar al del cicle de Bryton, sense càmera de combustió. A més, s'inclou un model per predir la massa i la longitud de la càpsula i els seus components. Així, les pèrdues de fricció i requeriments de potència i energia són obtinguts. Aquests resultats presenten una desviació màxima del 20 % comparat amb CFD. A més, un procés d'optimització per trobar la solució més eficient ha estat desenvolupat amb el codi, per a vehicles de 50 i 150 passatgers. S'ha trobat que és més beneficiós absorbir menys massa amb el compressor, ja que l'energia requerida per comprimir el flux intern és més alta que les pèrdues al canal extern. Comparant el consum d'energia específic d'aquesta solució amb altres mitjans de transport, el hyperloop és proper al rendiment dels maglev. Aquest també és entre tres i cinc vegades més eficient que els avions. A més, és més competitiu en termes de velocitat mitjana en una ruta fins a 800 km. Finalment, es desenvolupa un model semblant per a un sistema d'escala mitjana. Aquest prototip, la velocitat objectiu del qual és de 500 km/h, és dissenyat per Zeleros previ al sistema d'escala real. El seu simulador inclou a més els efectes transitoris i la termodinàmica del tub, assumint una velocitat del so infinita. Gràcies a aquest codi, es pot obtenir el rendiment en una missió. Inicialment, el prototip incrementa la pressió del tub aigües amunt, i la redueix aigües avall degut a l'efecte pistó, generant una velocitat induïda. Al final de la missió, el flux pot ser transferit una altra vegada, i les pressions s'equilibren una altra vegada. Aquest model també prediu el parell i potència del motor elèctric, a més dels paràmetres de la bateria (voltatge, corrent i profunditat de descàrrega). / [EN] Hyperloop is considered the fifth means of transportation, after the car, boat, train and plane. It consists of a magnetically levitating capsule that travels within a tube in which the air pressure has been reduced. Thus, the ground friction and aerodynamic drag are minimised, reaching ultra high-speeds at ground level. Several maglev trains and hyperloop concepts being developed currently. Most of them propose levitating using Electromagnetic Suspension (EMS). Zeleros, the company where this Thesis was done, has a similar approach. It employs a Hybrid EMS (HEMS)In particular, the Zeleros approach employs a Hybrid EMS (HEMS), combining permanent and electromagnets to reduce energy requirements. As for the propulsion, the approach is unique as it uses a compressor from the aeronautical industry. CFD simulations prove that using a compressor considerably reduces the aerodynamic drag in the closed environment, as the piston effect gets mitigated. For the same tube size and pressure, a hyperloop with compressor requires up to 70 % less power. In other terms, if the same power is installed on the vehicle, the infrastructure diameter can be 2.8 times smaller. This Thesis develops a 0D simulator to evaluate the performance of the proposed hyperloop solution. Solving the aerodynamics of the hyperloop requires solving internal and external Fanno flows. For the latter, the flow combines Couette and Poiseuille effects in an annular domain. Thus, a simplified model for Fanno flows is developed to accelerate the basic modelling. This mathematical approach includes the information of the wall speed and the shape of the domain, avoiding integrating an ODE system. The solution has a deviation in the pressure ratio of 5 % and 10 % in the critical length regarding CFD. The simulator models all the vehicle thermodynamics, including the compressor, duct, turbine, nozzle, and external flow. This modelling is similar to a Bryton cycle, without a combustion chamber. Also, a model to predict the mass and length of the capsule and its components is included. Thus, the friction losses and the energy and power requirements can be extracted. These outputs are compared with CFD results, with a maximum deviation of 20 %. Moreover, an optimisation process is conducted with the code to find the most efficient solution for 50- and 150-passenger vehicles. It is found that shallowing less mass flow with the compressor is better, as the energy required to compress the internal flow is higher than the losses on the external channel. Comparing the specific energy consumption of this solution with other means of transportation, the hyperloop is close to the maglev performance. It is also between three and five times more efficient than aeroplanes. Furthermore, the hyperloop is more competitive than the plane in terms of average speed on a route, up to 800 km. The last part of this work develops a similar model for a middle-scale system. This prototype, which aims to reach 500 km/h, is being designed by Zeleros before the real-scale one. Its simulator also includes the transient effects and the tube thermodynamics, assuming an infinite sound speed. Thanks to this code, the performance in a mission is obtained. The prototype initially increases the upstream tube pressure and reduces the downstream one due to the piston effect, generating an induced speed. At the end of the mission, the flow can be transferred again, and the pressures equilibrate again. This model also predicts the electric motor torque and power and the battery parameters (voltage, current, and deep of discharge). / Este trabajo ha recibido una subvención parcial del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades bajo la ayuda “Doctorandos Industriales” número DI-17-09616. / Lluesma Rodríguez, F. (2022). Design and Optimisation of a Virtual Prototype of a Ground Transportation System at Very High-Speeds in Conditions Close to Vacuum [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/191409

O presente trabalho descreve e introduz uma metodologia numérica de simulação térmica de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo. A metodologia computacional é utilizada para simular doze configurações de arranjos de escoamento de trocadores de calor de fluxo cruzado com número de passes e tubos por passe arbitrários, assim como diversas condições de mistura de ambos os fluidos. O procedimento computacional é desenvolvido, baseado em diversos trabalhos da literatura, para calcular a efetividade de temperatura e o fator de correção da diferença média logarítmica de temperatura para trocadores de calor de fluxo cruzado em escoamentos contracorrente e paralelo. Novos dados da efetividade de temperatura e do fator de correção para configurações complexas de trocadores de calor são apresentados em diversas tabelas e figuras. As condições de mistura do fluido interno depois de cada passe são analisadas e caracterizadas por três configurações: misturado, não misturado com uma ordem idêntica das fileiras e não misturado com uma ordem inversa das fileiras. A influência da mistura do fluido externo entre os tubos do trocador de calor também é analisada. A metodologia computacional também é utilizada para trocadores de calor de casco e tubo tipo TEMA E com um passe de ambos os fluidos (fluidos do casco e dos tubos) em escoamentos contracorrente e paralelo de acordo com as entradas do trocador de calor. O algoritmo é baseado em diversas hipóteses e considerações de modelagem adotadas em diversos trabalhos de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo. Cada seção entre as chicanas é idealizada como um trocador de calor não misturado - não misturado. Além disso, este estudo fornece um sumário de correlações matemáticas exatas e aproximadas para algumas configurações de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo, que são muito apropriadas para análises computacionais e que facilitam o cálculo de efetividade de temperatura e do fator de correção. Os resultados encontrados são comparados com o algoritmo HETE e com soluções e relações matemáticas disponíveis em outras literaturas e mostram a capacidade dos algoritmos desenvolvidos. / The present thesis describes and introduces the numerical simulation methodologies for thermal modeling of crossflow and shell-and-tube heat exchangers. The computational methodology is used for simulating twelve general flow arrangement configurations of crossflow heat exchangers with arbitrary number of passes and tubes per pass, as well as, several mixture conditions of both fluids. The computational procedures are developed, based on some works from literature, to calculate the temperature effectiveness and the mean logarithm temperature difference (MLTD) correction factor for crossflow and parallel and counter-crossflow heat exchangers. New temperature effectiveness and correction factor data for the treated complex flow arrangements configurations are provided and showed in various tables and plots. Tube fluid mixing conditions after each pass, characterized by three types of configuration: tube fluid mixed; tube fluid unmixed keeping identical order of the rows; and tube fluid unmixed with inverted order of the rows, are analyzed. The influence of external fluid mixing between tube rows along the heat exchanger configurations is also addressed. The computational methodology is also addressed to TEMA E shell-and-tube heat exchangers type with one-pass of both fluids (in-tube and shell side) flowing in counterflow and parallel regarding the heat exchangers inlets. The algorithm is based on various assumptions and modelling considerations adopted in several works of crossflow and shell-and-tube heat exchangers. Each section between two baffles is idealized as an unmixed-unmixed crossflow heat exchanger. In addition, this study provides a summary of exact and approximate correlations for some configurations of crossflow and shell-and-tube heat exchangers, that are very appropriate for computerized analysis and that facilitate the computation of both parameters, the temperature effectiveness and the mean logarithmic temperature difference correction factor. The results found are compared to algorithm HETE and with available relations and solutions of other works and show the capability of the developed algorithm.

Em um reator de fundo redondo e volume útil de 5 L tratando esgoto sintético com carga orgânica de 800 mgDQO.'L POT.-1' com biomassa granulada a influência do tipo de escoamento e velocidade rotacional foi investigada com o uso de cinco impelidores sendo eles turbina e pá de seis pás planas verticais, turbina e pá de seis pás planas inclinadas 45 graus e hélice, comumente aplicados em processos biológicos. Foi também investigada a viabilidade de implementação de tubo de tiragem ao reator em conjunto com os impelidores tipo hélice e tipo pá de pás planas inclinadas alternadamente, com vistas a melhorar a mistura e conseqüente transferência de massa no meio reacional. Os resultados mostram que a alteração do tipo de impelidor e as variações da velocidade rotacional não exerceram influência significativa sobre a estabilidade e desempenho dos sistemas estudados. Entretanto a análise das constantes do modelo cinético de primeira ordem mostrou que a alteração na velocidade rotacional exerceu influência de aumento dos valores das constantes, demonstrando com isto que o aumento da velocidade rotacional melhora a transferência de massa sólido-líquido no meio reacional. A análise das constantes cinéticas também demonstrou que a promoção de escoamento axial em reatores agitados mecanicamente é preferível ao escoamento radial quando comparados os impelidores tipo pá de pás planas verticais e de pás planas inclinadas. A presença do tubo de tiragem demonstrou incrementar significativamente a transferência de massa, através do aumento dos valores numéricos das constantes utilizadas no ajuste do modelo cinético de primeira ordem aos valores experimentais. A potência consumida foi inferior a 1,6.'10 POT.-3' HP/'M POT.3' com rotações abaixo de 200 rpm e os impelidores axiais consumiram 75% a menos de potência do que os radiais / The effect of flow type and rotor speed were investigated in a round-bottom reactor with 5 L useful volume containing granular biomass and treating synthetic wastewater with organic load of 800 mgCOD.'L POT.-1'. Five impellers have been used to this end, namely: turbine and paddle with six-vertical-flat blade, turbine and paddle with six-45 degrees-inclined-flat-blade and helix, commonly used in biological processes. Utilization of a draft tube together with the helix and six-alternately-inclined-flat-blade impellers was also assessed as a means to improve mixing and consequently mass transfer in the reaction medium. Results showed that altering impeller type and variation in rotor speed did not exert significant effect on the stability and performance of the investigated systems. However, analysis of the first order kinetic model constants showed that alteration in rotor speed resulted in increase in the values of the constants, demonstrating that increase in rotor speed improves solid-liquid mass transfer in the reaction medium. Analysis of the kinetic constants also showed that axial flow in mechanically stirred reactors is preferable over radial flow when the vertical flat blade impeller is compared to the inclined flat blade impeller. The presence of the draft tube showed significant improvement in mass transfer, which could be seen by the increase in the values of the constants used in the fit of the first order kinetic model to the experimental values. The power consumed was less than 1.6.'10 POT.-3' HP/'M POT.3' at rotor frequency below 200 rpm and the axial impellers consumed 75% less power than the radial ones

O presente trabalho trata da aplicação do Método de Resíduos Ponderados, mais especificamente do Método dos Mínimos Quadrados, na obtenção de soluções aproximadas de problemas de estruturas em casca, em especial os reservatórios cilíndricos submetidos a carregamento hidrostático em regime de comportamento linear. Os meios empregados para a obtenção das soluções aproximadas referem-se à adoção de bases aproximativas lineares, polinomiais, além da possibilidade de enriquecimento da aproximação mediante a adição de funções com características similares à própria solução exata. Uma outra alternativa utilizada refere-se à aplicação do Método dos Mínimos Quadrados com divisão do domínio de integração. Tais procedimentos podem ser úteis na análise de estruturas por evitar, de modo significativo, a elevação do esforço computacional, mediante a utilização de uma base aproximativa que corresponda às características requeridas pela solução analítica do problema. / The present dissertation deals with the application of the Weighed Residual Method to analysis of cilindrical shells, more specifically of the Least Squared Method, in the attainment of approach solutions of shells structural problems, in special the cylindrical reservoirs submitted the hydrostatic shipment in regimen of linear behavior. The half employees for obtention of the approach solutions refer to adotion of linear, polynomial approaches bases, beyond the possibility of enrichment of the approach by means of the addition of functions with similar characteristics to the proper accurate solution.One another used alternative mentions the application to Least Squared Method with division of the integration domain. Such procedures can be useful in the analysis of structures for preventing, in significant way, the rise of the computational effort, by means of the use of a aproximativa base that correspond to the characteristics required for the analytical solution of the problem.

Made available in DSpace on 2016-03-22T17:27:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cintia.pdf: 399237 bytes, checksum: 411794e4a2f292dd1123c42f8b410d51 (MD5) Previous issue date: 2006-11-20 / To determine folic acid use and associated factors, a cross-sectional population-based study was carried out in the five maternities from Pelotas - RS, Brazil. Data were collected from April 1st to August 15th, 2006. 1450 women were interviewed. A standard questionnaire was applied in the hospitals. Statistical analysis was done by Poisson Regression. Prevalence of folic acid consumption during pregnancy was 31.8% and periconceptional use was 4.3%. The following characteristics were associated to folic acid use: white skin color, schooling above 9 years, family income higher than 600 reais, age groups older than 30, planned pregnancies, seven or more prenatal care visits, knowledge about folic acid and prenatal care realization in the private health system. It is important to promote folic acid use among fertile age women and to supply with folic acid poorer women in order to prevent neural tube defects / Com o objetivo de determinar a prevalência do uso do ácido fólico e fatores associados, realizou-se um estudo transversal de base populacional nas cinco maternidades da cidade de Pelotas - RS, Brasil. A coleta de dados ocorreu no período de 1° de abril a 15 de agosto de 2006 com 1.450 mulheres. As entrevistas foram realizadas em nível hospitalar por questionário padronizado. A análise estatística se realizou por regressão de Poisson. A prevalência do uso de ácido fólico na gestação foi de 31,8%, e no período periconcepcional, foi de 4,3%. Os fatores associados ao uso de ácido fólico foram: cor branca, escolaridade acima de nove anos, renda acima de 600 reais, idade acima de 30 anos, gestação planejada, sete ou mais consultas de pré-natal, consultas na rede privada de saúde e conhecimento sobre o ácido fólico. Para diminuir a prevalência de defeitos do tubo neural é importante promoverse o uso do ácido fólico nas mulheres em idade fértil, nas mulheres socioeconomicamente menos favorecidas e disponibilizá-lo na rede pública de saúde.

Introdução - A incidência das fendas lábio – palatinas, é de 1 para cada 700 nascidos vivos na população mundial, trata-se de uma má-formação congênita que pode ocorrer devido a fatores endógenos ou exógenos. Objetivo – Relacionar o índice de massa corporal (IMC) materno com o nascimento de bebês com fendas. Métodos – Trata-se de um estudo tipo caso-controle. Foram incluídas 800 mães com idade entre 18 e 35 anos, que não apresentaram suspeita ou confirmação de diabete mellitus ou gravídica e bebês com peso entre 2.500 e 4.500 gramas nascidos entre a 37ª e a 42ª semana de gestação que não apresentaram nenhum outro tipo de deficiência que não a estudada. Para a coleta dos dados aplicou – se questionários a 400 mães de crianças normais distribuídas em quatro postos de saúde da cidade de Santo André (controles), e 400 mães de bebês com fendas labiais e/ou palatinas que estavam em tratamento no FUNCRAF, que é um centro especializado no tratamento da deformidade estudada, nesta mesma cidade (casos). Resultados - Entre os casos encontrou - se 148 (37,00%) mulheres com IMC acima de 26 e entre os controles foram 132 (33,00%). Com relação ao uso de álcool/drogas observou-se que 82 (20,50%) mulheres entre os casos e 58 (14,50%) no grupo controle eram usuárias. Duzentas e onze (52,70%) mães de bebês com fendas relataram ter histórico de má - formação na família dela ou do pai da criança. Este número foi de 103 (25,70%) no grupo controle. No grupo controle observou-se que 330 (82,50%) eram brancas ou pardas, 43 (10,75%) negras e 27 (6,70%) amarelas, entre os casos foram 294 (73,50%) brancas ou pardas, 65 (16,25%) negras e 40 (10,00%) amarelas. Conclusões - O IMC alto não esteve relacionado ao nascimento de bebês com fendas. Ter sido usuária de álcool/drogas no primeiro trimestre de gestação relacionou-se ao nascimento de crianças com a má-formação. O risco de surgimento desta deformidade foi 3,6 vezes maior quanto existiu histórico de qualquer má-formação familiar; a raça/etnia da mãe também apresentou associação com a presença de fendas, a raça branca é a menos associada seguida pela parda e negra e, finalmente pela amarela que foi a que apresenta maior associação. / Introduction – The incidence of cleft lips and palate is 1 to 700 live births in the world population, it is a congenital malformation that can happens due to endogens or exogenesis factors. Objectives – Association between maternal body mass index (BMI) and the risk of cleft lips or palate. Methods – That is a case – control study. We include 800 mothers between 18 and 35 years old without suspicious of gestational or preexisting diabetes and babies between 2,500 e 4, 000 g was born between the 37 and 42 pregnancy week without other congenital malformation that is not the studied. Some questions were asked for 400 normal children’s mothers from four health centers from Santo André (controls), and 400cleft lips or palate children’s mothers from FUNCRAF that is a health center just to treatment of this malformation, from Santo André (cases). Results – Among the cases we have 148 (37.00%) mothers with BMI above 26 and among the controls it was 132 (33.00%). About alcohol and drugs use we have 82 (20.50%) women among cases and 58 (14.50%) on control group. Two hundred eleven (52.70%) malformations children’s mothers declare to have malformation parental history against 103 (25.70%) on control group. On control group we have 330 (82.50%) white , 43 (10.75%) black and 27 (6.70%) yellow, among the cases 294 (73.50%) white, 65 (16.25%) black and 40 (10.00%) yellow. Conclusions – The increase of BMI is not likely to be a risk factor for clefts, the consumption of alcohol/drugs is a risk factor for this malformation; the risk is 3.6 times highest for clefts when there is malformation history; a racial association with clefts was observed, the white women presents the lowest association and the yellow presents the highest one.

Os métodos de superfície de resposta e planejamento de experimentos foram utilizados no processo de análise e otimização de sistemas frigoríficos. Foram determinadas as dimensões do tubo capilar juntamente com a carga de refrigerante que proporcionaram as melhores condições de funcionamento a um protótipo. O comportamento de oito variáveis resposta foram estudadas, que são: Capacidade Frigorífica, Coeficiente de Eficácia, Temperatura de Descarga, Super Aquecimento, Sub resfriamento, Vazão de Refrigerante, Temperatura de Evaporação e Temperatura de Condensação. Superfícies de Resposta e Curvas de nível foram levantadas em diversas situações de interesse, visando revelar o comportamento e a sensibilidade do sistema. Alguns fatores revelaram níveis que propiciaram uma reduzida variabilidade para certas variáveis resposta demonstrando o conceito de sistema robusto. O método mostrou-se bastante adequado, contribuindo com resultados de grande valia para a otimização e análise do comportamento de sistemas frigoríficos, além de poder ter sua aplicabilidade ampliada para sistemas térmicos em geral. / The Response Surface Methodology and the Design of Experiments were applied on the analysis and optimization process of refrigeration systems. The dimensions of a capillary tube and refrigerant charge that provided the best working conditions to a prototype were determined. The behavior of the Refrigeration Capacity, Coeficient of Performance, Discharge Temperature, Super Heating, Sub Cooling, Mass Flow Rate, Evaporation Temperature and Condensing Temperature were studied in detail. Surface Response and Contour plots were constructed on many situations in order to reveal the system behavior and sensitivity. Some factor levels provided a small variability to certain responses, demonstrating the concept of robust system. The methodology contribuited properly with valuable results to the optimization and analysis of refrigeration system behavior; besides, its applicability can be easily generalised to thermal systems.

As recentes descobertas de petróleo e gás na camada do Pré-sal representam um enorme potencial exploratório no Brasil, entretanto, os desafios tecnológicos para a exploração desses recursos minerais são imensos e, consequentemente, têm motivado o desenvolvimento de estudos voltados a métodos e materiais eficientes para suas produções. Os tubos condutores de petróleo e gás são denominados de elevadores catenários ou do inglês \"risers\", e são elementos que necessariamente são soldados e possuem fundamental importância nessa cadeia produtiva, pois transportam petróleo e gás natural do fundo do mar à plataforma, estando sujeitos a carregamentos dinâmicos (fadiga) durante sua operação. Adicionalmente, um dos problemas centrais à produção de óleo e gás das reservas do Pré-Sal está diretamente associado a meios altamente corrosivos, tais como H2S e CO2. Uma forma mais barata de proteção dos tubos é a aplicação de uma camada de um material metálico resistente à corrosão na parte interna desses tubos (clad). Assim, a união entre esses tubos para formação dos \"risers\" deve ser realizada pelo emprego de soldas circunferenciais de ligas igualmente resistentes à corrosão. Nesse contexto, como os elementos soldados são considerados possuir defeitos do tipo trinca, para a garantia de sua integridade estrutural quando submetidos a carregamentos cíclicos, é necessário o conhecimento das taxas de propagação de trinca por fadiga da solda circunferencial. Assim, neste trabalho, foram realizados ensaios de propagação de trinca por fadiga na região da solda circunferencial de Inconel® 625 realizada em tubo de aço API 5L X65 cladeado, utilizando corpos de prova do tipo SEN(B) (Single Edge Notch Bending) com relações entre espessura e largura (B/W) iguais a 0,5, 1 e 2. O propósito central deste trabalho foi de obter a curva da taxa de propagação de trinca por fadiga (da/dN) versus a variação do fator de intensidade de tensão (ΔK) para o metal de solda por meio de ensaios normatizados, utilizando diferentes técnicas de acompanhamento e medição da trinca. A monitoração de crescimento da trinca foi feita por três técnicas: variação da flexibilidade elástica (VFE), queda de potencial elétrico (QPE) e análise de imagem (Ai). Os resultados mostraram que as diferentes relações B/W utilizadas no estudo não alteraram significantemente as taxas de propagação de trinca por fadiga, respeitado que a propagação aconteceu em condições de escoamento em pequena escala na frente da trinca. Os resultados de propagação de trinca por fadiga permitiram a obtenção das regiões I e II da curva da/dN versus ΔK para o metal de solda. O valor de ΔKlim obtido para o mesmo foi em torno de 11,8 MPa.m1/2 e os valores encontrados das constantes experimentais C e m da equação de Paris-Erdogan foram respectivamente iguais a 1,55 x10-10 [(mm/ciclo)/(MPa.m1/2)m] e 4,15. A propagação de trinca no metal de solda deu-se por deformação plástica, com a formação de estrias de fadiga. / Recent oil and gas discoveries in the Pre-Salt layer represent a huge exploration potential in Brazil, however, the technological challenges for the exploitation of these mineral resources are immense and therefore have motivated the development of studies looking for efficient methods and materials for their productions. The oil and gas pipellines, called risers, are elements that are necessarily welded and have fundamental importance in the production chain, since they transport oil and natural gas from the sea bed to the platforms and are subject to dynamic loads (fatigue) during operation. Additionally, one of the central problems in the production of oil and gas in the Pre-Salt reserves is directly associated with a highly corrosive media, such as H2S and CO2. A cheaper way to protect the pipelines from these medias is applying a protective layer of a corrosion resistant metal on the inner diameter of these pipes, creating a cladded pipe. Thus, a joining process of these pipes to form the risers must be carried out by the use of girth welds with a corrosion resistance material similar to the clad metal. As the welded structures are seen as potential location of \"crack like\" defects, to ensure the structural integrity of such component when subjected to repetitive loading conditions, it is necessary to know the fatigue crack growth rates for the girth weld. Therefore, in this work it was carried out fatigue crack propagation tests in the weld region of an API 5L X65 cladded pipe with Inconel® 625, girth welded using Inconel® 625 electrodes. From the welded region, Single Edge Notch Bending specimens, SEN(B), were removed with different thickness and width ratios (B/W= 0.5, 1, and 2). From the fatigue tests, the crack propagation rates (da/dN) as function of the variation of the stress intensity factor (ΔK), were determined for the weld metal, using different crack size measurement techniques: the elastic compliance (EC), electric potential drop (EPD) and image analysis (IA). The results showed that the different B/W ratios used in study did not modified significantly the fatigue crack growth rates, considering that crack propagation took place under small scale yielding conditions. The results of fatigue crack growth tests allowed to obtain the regions I and II of da/dN x ΔK curves for the weld metal. The ΔKth value obtained for the weld metal was around 11,8 MPa.m1/2 and the found values of the experimental constants C and m of Paris-Erdogan\'s equation were respectively equal to 1,55 x10-10 [(mm/cycle)/( MPa.m1/2)m] and 4.15. The micromechanism of fatigue crack growth took place by plastic deformation, with the formation of fatigue striations.