Esta dissertação teve como objetivo o desenvolvimento da técnica de síntese por combustão em solução para obtenção de nanocristais de espinélio MgAl2O4, e a caracterização desse material por diferentes técnicas. O estudo da obtenção incluiu o cálculo termodinâmico das reações envolvidas e a influência da razão combustível-oxidante no tamanho de cristalito. A síntese de espinélio MgAl2O4 por combustão foi realizada a partir do trio precursor químico sacarose, nitrato de alumínio e nitrato de magnésio em água, para diferentes razões combustível-oxidante, temperaturas de chama e número total de moles gasosos, relacionando esses parâmetros com tamanho de cristalito do pó, deformação de rede e área superficial. As reações químicas de combustão em solução resultaram na formação in situ de fases amorfas de MgAl2O4 para o pó como-sintetizado. A fase cristalina somente foi obtida após um tratamento térmico a 900°C do pó como-sintetizado. O cálculo termodinâmico da reação de combustão em solução mostrou que quando a razão combustível-oxidante aumenta, obtém-se uma elevação da temperatura de chama adiabática e da quantidade de gás produzida, definindo características do particulado como morfologia, tamanho de cristalito, área superficial e nível de agregação. Para a caracterização do pó utilizaram-se técnicas como análise termodiferencial (ATD) e termogravimétrica (ATG), granulometria por dispersão de laser (GDL), BET para análise de área superficial, análise cristalográfica por difração de raios X (DRX), microestrutura por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os pós de espinélio MgAl2O4 obtidos apresentaram-se como constituídos de cristalitos nanométricos, dispostos na forma de agregados de tamanho micrométrico. O tamanho de cristalito médio, calculado pelo método Single Line, a partir de dados de análises por DRX, foi de 21,57 nm, e deformação média calculada de 1,99 x 10-³ nm. Por análise granulométrica constatou-se um tamanho de aglomerado médio de 27,27 µm, com distribuição trimodal. As análises por MEV e MET confirmaram a agregação das partículas do pó sintetizado, a partir de partículas com morfologia irregular e do tamanho nanométrico dos cristalitos. / The goals of the dissertation were to investigate and develop the solution combustion synthesis technique in order to obtain nanocrystalline spinel MgAl2O4 powders and characterize them by different techniques. This study has also included thermodynamic calculation for reactions, which have been investigated and the influence of fuel-to-oxidant ratio on crystallite size. The combustion synthesis of MgAl2O4 spinel was performed by a trio of chemical precursor sucrose, aluminum nitrate and magnesium nitrate in water, for different fuel-to-oxidant ratios, flame temperatures and total mol number of gases, correlating these parameters with crystallite size, strain, surface area and total porosity. The chemical reactions of solution combustion resulted on amorphous phase formation of MgAl2O4 in situ for as-synthesized powder. The crystalline phase formation of spinel MgAl2O4 was only succeeded obtained after a thermal treatment of as-synthesized powder under 900°C. The thermodynamic calculation of the combustion reaction of the combustion reaction shows that as fuel-to-oxidant ratio increases the amount of gas produced and adiabatic flame temperature also increases. Powder characteristics as morphology, crystallite size, surface area and aggregation degree are mainly governed by the flame temperature and generation of gases. The techniques used for powder characterization included differential thermal analyzer (DTA), thermogravimetric analyzer (TGA), particles size analyzer (PSA), surface area by BET analysis, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and transmission electron microscopy (TEM). The spinel MgAl2O4 powders obtained were composed of nano-size crystallites, but in micrometer-sized aggregates. The mean particle size calculated, via Single Line method, using XRD was 21.57 nm and the mean strain calculated was 1.99 x 10-³ nm. PSA indicated that the synthesized powders contain a mean aggregates size with a tri mode distribution of around 27.27 µm. TEM and SEM analyses confirmed that the as-synthesized powders are composed of particles aggregation. They have an irregular morphology and nano-size crystallites.

Este trabalho aborda o desenvolvimento de um sistema de controle em malha fechada de torque e velocidade de rotação para testes de motores de combustão interna em uma bancada que possui um dinamômetro de correntes de Foucault. É apresentada uma revisão bibliográfica que abrange a fundamentação teórica básica sobre dinamômetro, alguns dos principais testes realizados em motores de combustão interna e técnicas de controle e instrumentação que estão sendo desenvolvidas por pesquisadores sobre o tema de controle de dinamômetro para testes de motores de combustão interna. O projeto surgiu com a necessidade do Laboratório de Motores da UFRGS realizar vários testes em motores a combustão tendo uma maior confiabilidade e rapidez para aquisição dos resultados. Este sistema está baseado num microcontrolador da família Atmega onde foram implementados os algoritmos de um controlador PID e um proporcional, que controlam respectivamente, os níveis de corrente contínua aplicadas no dinamômetro e o percentual de abertura da borboleta do motor combustão através de um motor de passo. A etapa de controle é executada no microcontrolador e uma interface gráfica foi implementada em Labview. Esta interface gráfica faz a leitura via porta serial dos dados do microcontrolador e traça suas curvas as salvando em arquivo, também se pode visualizar os sinais das temperaturas do motor e dinamômetro e nível de combustível do reservatório. A validação do controle desenvolvido foi comprovada através da verificação da convergência dos sinais para os valores de referência desejados. O controle propiciou também uma diminuição dos tempos para obtenção das respostas desejadas em comparação com o sistema anterior de controle manual. / This paper describes the development of a torque and rotation speed closed loop control system for internal combustion engine tests in a bench using a Foucault current dynamometer. A bibliographical review that encompasses basic dynamometer theoretical concepts, some of the most important tests applied to internal combustion engines, and control and instrumentation techniques currently under development on dynamometer testing for internal combustion engines is presented. This project needs to perform tests in combustion engines which would produce more dependable and faster results. The system herein developed is based on an Atmega-type microcontroller where algorithms of both a PID and a proportion controller, controlling respectively the levels of direct current applied through the dynamometer coils and the opening of an internal combustion engine throttle body by means of a step motor, were implemented. The control stage was done in the microcontroller and a graphic interface for a personal computer was created in Labview. This graphic interface facilitates the microcontroller data reading and traces its curves, saving them in a file; also, the engine and dynamometer temperature signals and the tank fuel level can be visualized. The validation of this control has been proved by the signal convergence check for desired reference values. Furthermore, the control has enabled a reduction in ideal answer time attainment as compared to the previous manual system.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:39:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 324048.pdf: 2954287 bytes, checksum: 83ba3a1ab50c52f7860ee729e4a98493 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho apresenta um método para a análise térmica de um forno a gás natural, do tipo cadinho, usado na produção artesanal de vidro cristal. Fazendo parte do setor vidreiro, a confecção de artefatos de vidro cristal para decoração possui características particulares, sendo normalmente tratada de forma isolada do restante do segmento. Poucos trabalhos acadêmicos são encontrados sobre o assunto. O vidro cristal possui alto teor de chumbo, atribuindo-lhe propriedades singulares como elevada densidade e índice de refração, baixo ponto de fusão, e facilidade no tratamento mecânico (corte, e polimento). Envolvendo diretamente fenômenos de combustão e de transferência de calor, o problema é simulado a partir dos softwares comerciais EES, e Ansys CFX 14.0. O último usa o método dos volumes finitos, simulando os domínios dos gases resultantes da combustão, da massa de vidro cristal, do cadinho, e paredes do forno. Foram realizadas medições em um forno em operação, com os valores medidos comparados aos resultados da simulação. Na análise experimental se detectou o equipamento trabalhando com elevado excesso de ar - 98% - e perdas significativas de energia por suas superfícies, através da janela de extração, e com a retirada do produto. No que diz respeito à análise em CFD, os campos de temperatura, velocidade e pressão dos gases, trocas radiativas e convectivas no interior do equipamento são apresentados e discutidos, bem como as perdas para o exterior são analisadas. Por impossibilidades de medição, três casos diferentes foram simulados, estudando o comportamento do escoamento sob variadas sucções. Os resultados obtidos foram condizentes com as medições, comprovando a importância do controle deste parâmetro no desempenho do forno. Descrevendo o funcionamento de um forno para produção artesanal de vidro cristal, o método aplicado neste trabalho pode ser empregado na simulação de fornos de alta temperatura com características semelhantes, permitindo a realização de análises variadas com o objetivo de aprimorar o desempenho térmico do processo.<br> / Abstract : This work presents a thermal analyses methodology for a ladle furnace heated by natural gas, used in the handmade production of lead crystal. Lead crystal decoration pieces have unique characteristics, being part of the glass industry, normally treated apart from the rest of the sector. Few academic works are found. With a high contend of lead oxide, lead crystal has particular properties such as high density, refractive index, low melting point, as well as easy mechanical treatment (cutting and polishment). The commercial softwares EES and Ansys CFX 14.0 were employed. The latter simulates combustion and heat transfer phenomena, using the finite volume method, simulating the gaseous domain, the crystal load, the ladle, and the furnace´s walls. Experimental measurements were taken in an operating furnace, comparing the values with the simulation results. For the experimental analyses a high contend of excess air was found - 98%. Significant amount of energy left the furnace by its surfaces, by the extracting window, and with the load. For the CFD results the temperature field, the gases´ velocity and pressure, radiative and convective heat exchange are presented and discussed, the heat loss are also analyzed. Because of lack of data, three different cases were simulated, analyzing the suction influence on the flow behavior. The results were in accordance with the measurements, affirming the necessity of controlling this parameter for the furnace's performance. Although this work describes the operation of a handmade lead crystal furnace, the methodology applied in it can be used for simulating high temperature furnaces with similar characteristics, allowing different analyses, aiming to improve thermal efficiency of the process.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2010 / Bibliografia: f. 103-105 / Este trabalho descreve o desenvolvimento e a implementacao de um modelo de duas zonas de combustao que permite simular os processos que compoem o ciclo de trabalho dos motores de ignicao por centelha, incluindo os processos de compressao, combustao-expans / This M. Sc. thesis describes the development of a two-zone combustion model, which allows simulating the working cycle processes of a spark ignition engine, including the compression process, the combustion-expansion process, as well as the exhaust and in

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2009 / Bibliografia: f. 65-67 / Neste trabalho foi desenvolvido um modelo físico destinado ao estudo dos escoamentos não-estacionários e não-isentrópicos nos dutos de admissão e de exaustão de um motor de combustão interna. O modelo físico consiste de um motor de combustão monocilíndric / This work contains the description of a physical model, which was built in order to study the non-stationary and non-isentropic flow that occurs in the admission and exhaust ducts of an internal combustion engine. This physical model consists of a single-

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-03-06T11:39:47Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2749305 bytes, checksum: 153cb2a26632e8d8af17f1fdab339cf2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T11:39:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2749305 bytes, checksum: 153cb2a26632e8d8af17f1fdab339cf2 (MD5) Previous issue date: 2015-02-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O objetivo deste trabalho foi realizar a secagem artificial de toras utilizando gases combustos do sistema forno-fornalha. Foi avaliado o efeito da classe diamétrica na taxa de secagem e redução relativa de umidade. Determinou-se a influência da posição da tora na pilha de madeira na secagem, além da variação de teor de umidade ao longo da tora. Foi desenvolvido e construído um secador metálico, com capacidade volumétrica útil de 16,8 m3. Realizaram-se duas secagens para cada classe de diâmetro das toras, a saber: Classe 1 (8 a 14 cm); Classe 2 (14 a 22 cm) e Classe 3 (8 a 22 cm), totalizando seis secagens. Utilizou-se 45 amostras de toras, com 2 metros de comprimento, para se obter o perfil de umidade da pilha de madeira. Estas foram distribuídas em 3 estratos (linhas) e 3 seções (colunas) ao longo da pilha de madeira, sendo cada amostra pesada antes e depois da secagem. O tempo de secagem estabelecido foi de 68 horas e a temperatura média do gás de entrada no secador foi de 150 o C. Determinou-se, também, o rendimento gravimétrico e as propriedades do carvão vegetal. De acordo com os resultados, houve uma redução relativa do teor de água médio de 39,34% para Classe 1; 27,43% para Classe 2 e 42,58% para Classe 3. Obteve-se diferença entre os estratos, tendo maior perda de água ocorrida nas toras posicionadas nos estratos superiores e entre as seções, tendo a Seção II a maior redução. O teor de umidade final obtido nas toras amostrais indicaram menor variação, tanto nas posições ao longo da pilha como ao longo do comprimento das toras, quando se procede a separação por classes de diâmetro, tendo a Classe 3 gerado uma carga de madeira mais heterogênea, quanto ao teor de umidade, após as secagens. Obteve-se um rendimento gravimétrico médio em carvão vegetal de 30,89%, e as propriedades do carvão o adequam para utilização em siderurgia. O consumo de energia elétrica do secador foi de aproximadamente 49,4 kW por tonelada de madeira (massa seca). A maior eficiência térmica foi obtida nas secagens da Classe 1, com 0,61. O incremento em rendimento gravimétrico estimado com a utilização de madeira seca foi de 4,85%. Conclui-se que a secagem de toras de menor diâmetro é mais efetiva e o ganho estimado na produção de carvão vegetal com toras secas foi significativo. / The main objective of this work was the artificial drying eucalyptus logs using combustion gases of a kiln-furnace system, and the specific objective of evaluating the effect of the diameter class in rate and drying homogeneity. It was developed and built a metal dryer with useful volumetric capacity of 16.8 m3. It was performed two dryings, repeats, for each diameter class of the logs, as follows: Class 1 (8 to 14 cm); Class 2 (14 to 22 cm) and Class 3 (8 to 22 cm), totaling six dryings. It was used 45 log samples to get the moisture profile of the wood pile inside the dryer. These were divided into 3 layers (rows) and 3 sections (columns) along the stack of wood, each sample was weighed before and after drying. The average of drying time set was 68 hours and the average temperature of the inlet gas in the dryer was 150 °C. Also, it was determined the gravimetric yield and properties of charcoal for each diameter class of the logs. According to the results, there was a relative reduction in the average water content of 39.34% for Class 1; 27.43% for Class 2 and 42.58% for Class 3. There was obtained difference between the strata, with greater loss of water in the logs positioned in stratums 1and 2, and between sections, the Section II had the greater reduction. It was no significant difference in the gravimetric yield of charcoal between the diameter class, however, for Class 1, the yield was higher than the others, 33.95%. The Charcoal produced with Class 1 logs was rated "very little friable", and friability lower than the others. The bulk density and ash content did not differ between classes. The fixed carbon content was higher in classes 1 and 3. In the analysis, there was no difference in moisture content between the parties of the logs, for Class 1, indicating that they were dried homogeneously so that became homogeneous. It has been estimated an increase in gravimetric yield for the 3 classes: 36,38% for Class 1; 30,54% for Class 2 and 30,02% for Class 3. The dryer had been shown to be effective efficient and have appropriate structure; scores a relative reduction of 36.45% in the moisture content and the drying was more efficient for smaller diameter logs.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-08-16T17:23:16Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1208509 bytes, checksum: b0d5d1679d88877d27d97c13a33000ac (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-16T17:23:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1208509 bytes, checksum: b0d5d1679d88877d27d97c13a33000ac (MD5) Previous issue date: 2017-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O Brasil é um país que apresenta potencial de expansão de uso e produção de madeira para fins energéticos, entretanto, quando destinada à geração de energia, a madeira apresenta algumas desvantagens como o elevado teor de umidade e o baixo poder calorífico. A fim de minimizar algumas destas características indesejadas, as empresas vêm utilizando a madeira em forma de cavacos para a geração de energia. Os cavacos apresentam alta superfície específica, homogeneidade e maior facilidade em perder a umidade em comparação à madeira em tora, o que aumenta a eficiência energética do sistema, além da possibilidade de mecanização e automação do processo. Entretanto, apenas a transformação da tora em cavacos não é o suficiente para atingir o potencial energético desta biomassa e torná-la competitiva perante as fontes não renováveis. Além disto, quando estocados em pilhas para secagem, os cavacos podem sofrer combustão espontânea ou serem degradados por agentes biológicos, como os fungos xilófagos. Torna-se, então, necessária a utilização de técnicas que melhorem este material, como a torrefação, um tratamento térmico realizado em baixa oxigenação e temperaturas moderadas, que variam entre 200 e 300°C, capaz de acumular carbono e lignina na madeira, tornando-a um material com maior eficiência energética e menor atratividade a microorganismos xilófagos. Assim, este trabalho teve como objetivo principal estudar a influência da temperatura de torrefação na combustão espontânea e degradação biológica de cavacos de eucalipto torrificados, e como objetivo específico obter o potencial energético dos cavacos torrificados. Para realização do estudo, cavacos de madeira foram peneirados e secos em estufa até atingirem massa constante. Em seguida, foram torrificados por 20 minutos nas temperaturas de 180, 220 e 260°C em um torreficador de rosca sem fim, sendo realizadas 3 torrefações por tratamento e utilizando aproximadamente 2 kg de cavacos por repetição. Após a torrefação, determinou-se o rendimento gravimétrico, a dimensão das fibras da madeira, além da composição química estrutural, elementar e imediata, umidade de equilíbrio higroscópico, a densidade a granel, o poder calorífico superior e útil, a densidade energética, a possibilidade de combustão espontânea e a resistência ao ataque de fungos xilófagos dos cavacos de madeira in natura e torrificados. O aumento da temperatura de torrefação ocasionou um aumento de lignina total, carbono elementar e carbono fixo, tendo como consequência o aumento do poder calorífico superior e útil, menor rendimento gravimétrico, menor umidade de equilíbrio higroscópico, maiores resistências a fungos xilófagos e maior estabilidade térmica. A espessura de parede e largura das fibras foram reduzidas com o tratamento térmico. Verificou-se também, que os cavacos de madeira in natura e torrificados não são passíveis de combustão espontânea. Recomenda-se a torrefação na temperatura de 260°C devido à maior densidade energética, maior percentual de lignina e maior resistência ao ataque de xilófagos. / Brazil is a country that has the potential to expand the use and production of wood for energy purposes. However, when used for energy generation, wood presents some disadvantages such as high moisture content and low calorific value. In order to minimize some of these unwanted characteristics, companies have been using the wood in the form of wood chips for power generation. The chips have a high specific surface area, homogeneity and easier to lose moisture compared to log wood, which increases the energy efficiency of the system, besides the possibility of mechanization and automation of the process. However, only the transformation of the log into chips is not enough to reach the energy potential of this biomass and make it competitive against non-renewable sources. In addition, when stored in piles for drying, the chips may spontaneously combust or be degraded by biological agents, such as fungi xylophagous. It is then necessary to use techniques that improve this material, such as torrefaction, a low oxygenation heat treatment and moderate temperatures, ranging from 200-300oC, capable of accumulating carbon and lignin in the wood, making it a material with greater energy efficiency and less attractiveness to xylophagous microorganisms. Thus, the main objective of this work was to study the influence of torrefaction temperature on the spontaneous combustion and biological degradation of torridated eucalyptus chips, and as a specific objective to obtain the energetic potential of the torrified chips. To carry out the study, wood chips were sieved and dried in an oven until reaching a constant mass. They were then torrified for 20 minutes at temperatures of 180, 220 and 260 ° C in an endless screw roaster, 3 torrefaction being processed per treatment and using approximately 2 kg of chips per replicate. After torrefaction, the gravimetric yield, the fiber size of the wood, the structural, elemental and immediate chemical composition, hygroscopic equilibrium moisture, bulk density, superior and useful calorific value, energy density, possibility of spontaneous combustion and resistance to the attack of xylophagous fungi of the wood chips in natura and torrified. The increase in the torrefaction temperature caused an increase in total lignin, elemental carbon and fixed carbon, resulting in higher and useful calorific increase, lower gravimetric yield, lower hygroscopic equilibrium moisture, higher resistance to xylophagous fungi and greater thermal stability. It has also been found that the in natura and torrified wood chips are not susceptible to spontaneous combustion. It is recommended to torrefaction at a temperature of 260°C due to the higher energy density, higher percentage of lignin and greater resistance to attack by xylophages.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-12-15T16:48:05Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1385466 bytes, checksum: 9827e3ecc0f0f6cd0bef74f7c07ab9ed (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-15T16:48:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1385466 bytes, checksum: 9827e3ecc0f0f6cd0bef74f7c07ab9ed (MD5) Previous issue date: 2017-04-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O Brasil é o maior produtor e consumidor mundial de carvão vegetal, sendo este utilizado em grande parte pelo setor industrial brasileiro, principalmente pelo segmento siderúrgico. A utilização do carvão vegetal nesse segmento ainda é baixa, em torno de 1⁄4, apesar de ter grandes benefícios ambientais quando comparado com o carvão mineral. No entanto, os benefícios ambientais passaram a ser questionados pelas emissões de metano e outros poluentes durante o processo de produção do carvão vegetal. Logo, rotas para minimizar esses impactos estão sendo desenvolvidas, a qual destaca-se a combustão dos gases poluentes por meio de fornalhas acopladas aos fornos, reduzindo as emissões a dióxido de carbono e água. Nesse sentido, o objetivo principal desse trabalho foi desenvolver e avaliar o desempenho de uma fornalha de alvenaria para combustão dos gases da carbonização da madeira visando a redução das emissões atmosféricas na produção de carvão vegetal. Como objetivos específicos, obter os parâmetros de funcionamento da fornalha; quantificar a redução de emissões de gases poluentes durante sua queima na fornalha, por meio de um analisador de gases; e avaliar o efeito da classe de diâmetro da madeira no tempo de carbonização e na qualidade do carvão vegetal. Para isso, foi construído um sistema forno-fornalha e para as carbonizações utilizou-se madeira de Eucalyptus sp., em duas classes de diâmetro, de 7 -12 e de 13 - 18 cm, sendo realizadas três carbonizações para cada classe. Verificou-se que o tempo de queima dos gases nas carbonizações utilizando toras de 7-12 cm de diâmetro foi de 41,79% do tempo total do processo. Para as toras de maior diâmetro esse tempo foi de 34,73%. Já o consumo total de combustível auxiliar foi de aproximadamente 43,27 kg para as carbonizações das toras de menor diâmetro e de 55,56 kg para as toras de diâmetro maior. Devido a combustão dos gases da carbonização ao longo da fase exotérmica, foi observado redução das concentrações de CO e CH 4 na chaminé da fornalha de 66,5 e 70%, respectivamente, resultando na redução de 76,45 kg de CO 2 e por tonelada de carvão produzido. As carbonizações realizadas com madeiras de menor classe de diâmetro reduziram 14,86% do tempo em relação à classe de maior diâmetro e tiveram rendimento gravimétrico médio em carvão vegetal superior; apesar do menor enfornamento em madeira (4,45%). Conclui-se que a fornalha teve bom desempenho para a combustão dos gases da carbonização, independentemente da classe de diâmetro avaliada. A redução desses gases por meio de sua queima em fornalhas representa importante contribuição na mitigação de gases de efeito estufa, além de melhorar consideravelmente as condições de trabalho numa praça de carbonização. / Brazil is the world's largest producer and consumer of charcoal, which is used in large part by the Brazilian industrial sector, mainly by the steel segment. The use of charcoal in this segment is still low, around 1⁄4, despite having great environmental benefits when compared to coal. However, the environmental benefits have come to be questioned by emissions of methane and other pollutants during the charcoal production process. Therefore, routes to minimize these impacts are being developed, which highlights the combustion of the polluting gases through furnaces coupled to the furnaces, reducing them to emissions to carbon dioxide and water. In this sense, the main objective of this work was to develop and evaluate the performance of a masonry furnace for the combustion of wood carbonization gases in order to reduce atmospheric emissions in the production of charcoal. And as specific objectives, obtain the parameters of operation of the furnace; Quantify the reduction of emissions of pollutant gases during its burning in the furnace by means of a gas analyzer; And to evaluate the effect of the diameter class of the wood on the carbonization time and on the quality of the charcoal. A Kiln-furnace system was constructed for this purpose, and for the carbonisations, Eucalyptus sp. Wood was used in two diameter classes, 7-12 and 13-18 cm, with three carbonations for each class. It was found that the time of burning of the gases in the carbonizations using logs of 7-12 cm in diameter was 41.79% of the total time of the process. For logs with the largest diameter this time was 34.73%. The total auxiliary fuel consumption was approximately 43.27 kg for the smaller diameter logs and 55.56 kg for the larger diameter logs. Due to combustion of the carbonization gases along the exothermic phase, a CO and CH4 reduction in the furnace stack of 66.5 and 70% respectively was observed; Resulting in the reduction of 76.45 kg of CO2e per ton of coal produced. The carbonisations carried out with wood of smaller diameter class reduced 14.86% of the time in relation to the class of larger diameter; And had an average gravimetric yield of higher charcoal; However they had a smaller wooden stake at 4.45%. It was concluded that the furnace had a good performance for the combustion of the carbonization gases, regardless of the diameter class evaluated. The reduction of these gases by burning them in furnaces represents an important contribution to the mitigation of greenhouse gases, as well as considerably improving working conditions.

O interesse no desenvolvimento de sistemas eficientes de combustão para reduzir a poluição ambiental e aumentar a eficiência de queima tem chamado a atenção para a combustão em meios porosos inertes. A recirculação de calor, induzida pela matriz sólida a partir dos produtos quentes para os reagentes frios, aumenta a temperatura da chama melhorando a sua estabilidade e permitindo a utilização de combustíveis com baixo poder calorífico. Um estudo teórico recente mostra que uma chama estabilizada por um plano de estagnação imersa em um meio poroso pode, sob certas condições, estender os limites de inflamabilidade de uma mistura de ar e combustível. Por outro lado, o plano de estagnação é um problema que simula o efeito da taxa de deformação do escoamento sobre a estabilidade da chama, o que é relevante para várias configurações de queimador poroso. Portanto, o foco deste trabalho é o estudo da combustão em um queimador poroso com um plano de estagnação. Um experimento é conduzido com empacotamento de esferas, onde uma chama pode ser estabilizada por plano de estagnação devido a um anteparo. A razão de equivalência e a taxa de deformação são controladas pelos fluxos de ar e de combustível e da distância entre injetor e anteparo. A posição da chama é aproximadamente determinada pelo campo de temperaturas medidas por termopares. Complementarmente é realizada uma análise numérica simplificada do problema na qual se pode verificar o efeito da taxa de deformação sobre a estabilidade de chamas em queimadores porosos. Os resultados mostram que é possível estabilizar chamas no interior do meio poroso com plano de estagnação, porém, não foi possível atribuir um aumento de temperatura devido ao aumento da taxa de deformação. / The interest in developing efficient combustion systems to reduce environmental pollution and increase the burning efficiency has called attention to the combustion in inert porous media. The heat recirculation, induced by the solid matrix, from the hot products to the incoming cold reactants, increases the flame temperature and improves its stability, allowing for the use of fuels with low heat content. A recent study shows theoretically that a flame stabilized by a stagnation plane immersed in a porous medium may, under certain conditions, to extend the flammability limits of a mixture of fuel and air. On the other hand, the stagnation plane imposes a certain strain rate on the flow field, which is relevant to various porous burner configurations. Therefore, the focus of this work is the study of combustion in a porous burner with a stagnation plane. An experiment is conducted with packing bed of spheres where a flame can be stabilized against a stagnation plane. The equivalence ratio and the strain rate are controlled by the flows of air and fuel and the distance between the injector and the stagnation plane. The flame position is approximately determined by the temperature field measured by thermocouples. In addition, it is performed a simplified numerical analysis of the problem in which one can see the effect of the strain rate on the stability of flames in porous burners. The results show that it is possible to stabilize flames within the porous medium with stagnation plane, however, it has not been possible to assign a temperature increase due to the increased strain rate.

Este trabalho investigou a técnica de solução coloidal(gelcasting) em meio polimérico para a obtenção de partículas de óxido de cério, visando seu emprego como catalisadores na combustão do metano. A formulação do sistema coloidal foi baseada na hidrólise de sais, como acetilacetonato de cério e nitrato de cério em presença de aditivos tais como polivinilbutiral (PVB), polivinilpirrolidona (PVP) e polivinilacetato (PVA), nas concentrações de 5, 10 e 15%, em meio alcoólico ou aquoso. Essas soluções, contendo os íons de interesse, foram submetidas a um tratamento térmico a 650°C, por 30 minutos, com taxa de aquecimento de 2°C/min. Após o tratamento térmico, os produtos obtidos foram caracterizados quanto a sua morfologia, área superficial, cristalinidade, perda de massa e atividade catalítica. As amostras obtidas a partir de acetilacetonato de cério mostraram-se mais reativas do que as obtidas a partir de nitrato de cério na catálise da combustão do metano, pois apresentaram maiores conversões e atingiram maiores temperaturas durante o processo, o que é de extrema importância uma vez que a combustão catalítica do metano é utilizada para a geração de energia térmica. Durante o processo de combustão, utilizando-se as partículas obtidas a partir de acetilacetonato de cério, observou-se a liberação de grandes quantidades de compostos nitrogenados quando comparado aos resultados dos ensaios com as partículas obtidas com nitrato de cério. Após a combustão do metano, as amostras sofreram significativa alteração na área superficial, provavelmente devido à intensidade do calor liberado, o que deu origem a maior aglomeração dos particulados. / This study investigatedto obtainparticles ofcerium oxide, for use as catalysts for thecombustion of methaneusing the techniqueofthroughpolymericcolloidal solution (gelcasting).Obtaining thecolloidal systemisbased onhydrolysis ofsalts such asceriumacetylacetonate,cerium nitratein the presence ofadditives such aspolyvinylbutyral(PVB),polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyvinyl acetate(PVA),at concentrations of 5, 10 and 15% inaqueousoralcoholic medium. Thesesolutions containingionsof interestwere subjected to aheat treatment at 650°C for30 minutes, with heating rate of2°C/min.After heat treatment, the fibers were characterized accordingto their morphology, surface area, crystallinity, weight loss andcatalytic activity. Samplesobtained fromceriumacetylacetonatewere morereactivethan theceriumnitrateto thecombustion of methane, as showed greaterconversions andhigher temperaturesreachedduring the process, which is of utmost importancesince thecombustioncatalyticmethaneis usedfor generatingthermal energy.Duringthe combustion processusing theobtained fromparticlesof ceriumacetylacetonate, there was the release of largequantities ofnitrogencomparedto the results ofassays withthe particles obtainedwithcerium nitrate.Afterthe reactionwith methane, the samples underwentsignificantchange insurface area, probably dueto the intensity of heat of this reaction, which helps to agglomerate the particles.