Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The efficiency of a fungicide is the result of the combination of a variety of factors including: time of application, environmental conditions, physiological condition of plant and application technology used. Already to the latter the proper the deposition and distribution of the active ingredient in the target is decisive for efficiency. The objective of this study was to evaluate the optimal droplet spectrum depending on the characteristics of plant architecture of soybean varieties. Two trails were conducted in the experimental area Phytus Institute in the city of Itaara, central region of Rio Grande do Sul in 2009/2010. The trial consisted of comparison of eight cultivars with different architectural characteristics of the plant with fungicide application using fine droplet spectrum. In Experiment 2, four cultivars were tested with application of fungicide using four spectra drops (very fine, fine, medium and coarse). To evaluate the effect of the treatments were assessed the following parameters: number of drops.cm-2, volume median diameter, Leaf Area Index, plant height, number of branches.plant-1, AUCPD, percentage of incident light in the canopy, yield soybean and yield components. The data of trial 1 showed that the architecture of plants (plant height, number of branches.plant-1 and LAI) significantly affected the deposition of droplets in the bottom and middle of the cultivars. It can also be inferred that the soybean cultivars are grouped due to their architectural characteristics allowing coverage similar drops. In trial 2, the application of fungicides with different droplet spectra allowed significant variations in disease control and on soybean yield. The fine droplet spectrum was more control and consistency in droplet deposition between the four cultivars. / A eficiência de um fungicida é o resultado da associação de uma série de fatores como: momento da aplicação, condições ambientais, condição fisiológica da planta e tecnologia de aplicação utilizada. Já para esta última a adequada deposição e distribuição do ingrediente ativo no alvo é determinante para eficiência do processo. O objetivo deste trabalho foi determinar o espectro de gotas ideal em função das características de arquitetura de planta de cultivares de soja. Foram conduzidos dois experimentos na área experimental do Instituto Phytus, no município de Itaara, região central do Rio Grande do Sul na safra 2009/2010. O experimento 1 consistiu do comparativo de oito cultivares com características variadas de arquitetura de planta com aplicação de fungicida utilizando espectro de gotas fino. No Experimento 2, foram testadas quatro cultivares com aplicação de fungicida utilizando quatro espectros de gotas (muito fino, fino, médio e grosso). Para avaliar o efeito dos tratamentos foram determinados os seguintes parâmetros: número de gotas.cm-2, diâmentro mediano volumétrico, Índice de Área Foliar, estatura de plantas, número de ramos.planta-1, AACPFa, percentual de luz incidente no dossel produtividade da soja e componentes do rendimento. Os dados do experimento 1 indicaram que a arquitetura de plantas (estatura de plantas, número de ramos.planta-1 e IAF) influenciou significativamente a deposição de gotas no terço inferior e médio das cultivares. Também pode-se inferir que as cultivares de soja se agrupam em função de suas características de arquitetura permitindo cobertura de gotas semelhante. No experimento 2 a aplicação de fungicida com diferentes espectros de gotas possibilitaram variações significativas no controle da doença bem como na produtividade da soja. O espectro de gotas fino teve maior consistência no controle e deposição de gotas entre as quatro cultivares.

Orientador: Nilson Cristino da Cruz / Banca: Eliana Aparecida de Rezende Duek / Banca: Ana Paula Rosifini Alves Claro / Banca: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Banca: Clodomiro Alves Junior / Resumo: Neste trabalho a técnica de Implantação Iônica e Deposição por Imersão em Plasma, IIDIP, foi utilizada para deposição de filmes contendo cálcio sobre a superfície de titânio. Os parâmetros de deposição foram variados buscando-se condições que tornassem o titânio o mais bioativo possível. Para a deposição dos filmes contendo cálcio foram utilizados, como precursores, vapor de nitrato de cálcio dissolvido em álcool isopropílico ou cálcio granulado. Para avaliar a bioatividade dos filmes as amostras foram imersas em solução corpórea simulada, SBF. Espectrometria de emissão de raios X induzida por partículas carregadas (PIXE), espectroscopia de reflexão/absorção no infravermelho(IRRAS), espectroscopia de fotoelétrons de raios-x (XPS), difração de raios X (DRX) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS) foram utilizadas para análises da composição química e estrutura molecular dos filmes depositados. A morfologia da superfície foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM). A espessura dos filmes foi medida por perfilometria, enquanto a energia de superfície e ângulo de contato foram obtidos pelo método da gota séssil em um goniômetro automatizado. Células osteoblásticas foram semeadas sobre amostras de titânio recobertas com o filme a plasma e controle e cultivadas para investigação da adesão e viabilidade celulares. Espectroscopia de impedância eletroquímica foi utilizada para avaliar modificações algumas amostras de titânio após a deposição a plasma e a imersão em SBF. Os resultados mostraram melhora na bioatividade do material, sendo que a viabilidade de células osteoblásticas aumentou mais de 100% para uma amostra de titânio tratada por IIDIP a partir de vapor da solução de nitrato de cálcio. Esse aumento na viabilidade foi atribuído a elevados... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico / Abstract: In this work Plasma Immersion Ion Implantation and Deposition, PIID, technique was employed for deposition of calcium-containing films on titanium surfaces. The deposition parameters have been varied in search of conditions that would enhance the bioactivity of titanium surfaces as much as possible. Vapor of solution of calcium nitrate dissolved in isopropyl alcohol, or the sublimation of granulated metalic calcium were used as Ca precursors. The superficial modifications were investigated before and after soaking the samples in SBF. Particle-induced x-ray emission (PIXE), infrared reflectance/absorbance (IRRAS), x-ray photoelectron (XPS), x-ray difraction (XRD) and energy-dispersive x-ray (EDS) spectroscopies were used to characterize the chemical composition and molecular structure of the films. The surface morphology was evaluated by scanning electron microscopy (MEV) and atomic force microscopy (AFM). The thickness of the films was measurement by profilometry, while the surface energy and contact angle were assessed using the sessible drop method in an automated goniometer. Osteoblast cells was seeded on the coated titanium and controls and cultured to investigate cell adhesion and viability. Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS, was used to evaluate changes after plasma deposition and soaking in SBF. Osteoblast cells viability increased 100% in a titanium sample treated by PIIID from vapor of calcium nitrate solution. The increasing in cell viability has been ascribed to high values of roughness and surface energy. Calcium and phosphorous were detected in samples treated by PIIID from granulated calcium after soaking in SBF. Micrographs of those surfaces have revealed morphologies typical of apatite, which presence has been confirmed by XPS and XRD. High resolution XPS spectra... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Diferentes nanoestruturas formadas em dióxido de titânio possuem grande influência nas propriedades de uma ampla variedade de aplicações. Em alguns casos é desejável produzir uma estrutura porosa com uma fase rutilo estável, ou em outros uma estrutura tubular com uma fase metaestável anatase. A transformação de uma estrutura porosa para uma tubular ainda não é completamente entendida, contudo muitos avanços foram realizados no sentido de entender a cinética físicoquímica para a formação destes materiais. As transformações de fase rutilo-anatase são conhecidas por serem afetadas pela influência da temperatura. Vários métodos são conhecidos por formar nanoestruturas, como sol-gel e Deposição Química por Vapor (CVD). O foco deste trabalho é criar nanoestruturas através de uma célula eletroquímica por anodização. A anodização tem se mostrado como uma técnica com custo reduzido para produção de materiais nanoestruturados, e que possui um grande controle sobre variáveis relacionadas ao processo. Contudo, os efeitos das variáveis de controle sobre as estruturas produzidas ainda não foram totalmente entendidos e correlacionados. Com isso, torna-se necessário detalhar o processo de formação de poros/tubos relacionando-os com parâmetros como: tensão aplicada, concentração eletrolítica, tratamento térmico e tamanho de grão. Amostras massivas (folha) e na forma de filmes de titânio comercialmente puro foram submetidas ao processo de anodização e analisados por MEV, DRX e ERD. / Different nanostructures formed in TiO2 possess great influence in the properties of a wide variety of applications. In some cases the phase rutile is desirable to produce a porous structure with a steady phase, or in others a tubular structure with a metastable phase anatase. The transformation of a porous structure or a tubular is not yet completely understood, however many advances had been carried through to understand the physicist-chemistry kinetic in the formation of these materials. The transformation of phase rutile/anatase is known by being affected by the influence of the temperature. Some methods are known by forming nanostructures, as Sol-Gel and Chemical Vapor Deposition. The focus of this work is to create nanostructures through an electrochemical cell using anodization method. The anodizing technique has shown as to be inexpensive to produce nanostructured materials, and gives a great control over a number of variables related to the process. However, the effect of the control variables on the produced structures had not been yet fully understood and correlated. With this, is necessary to detail the process of formation of pores/tubes, and relate the formation with parameters as: applied tension, electrolytic concentration, thermal treatment and grain influence. Bulk and films of commercially pure titanium had been submitted to the anodizing process and analyzed by SEM, XRD and DRS techniques.

CASTRO, Manuela Oliveira de. Síntese de grafeno pelo método CVD. 2011. 84 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2014-11-13T20:03:00Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_mocastro.pdf: 3411512 bytes, checksum: 64f6579c926c263cd9391dfb058954bb (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2014-11-13T20:35:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_mocastro.pdf: 3411512 bytes, checksum: 64f6579c926c263cd9391dfb058954bb (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-13T20:35:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_mocastro.pdf: 3411512 bytes, checksum: 64f6579c926c263cd9391dfb058954bb (MD5) Previous issue date: 2011 / The advancement and improvement of synthesis techniques and handling of materials are fundamental to understand their properties and possible forms of production and use. However, in the case of nanomaterials, problems such as structural defects, high cost and difficulty of achieving production on a large scale have yet to be solved. Inserted in this panorama is graphene, a two-dimensional nanomaterial whose morphology, consisting of carbon atoms arranged in hexagonal form, is responsible for unprecedented properties that have revolutionary relevance for both basic and applied research. There are different methods of synthesis of graphene. The method of Chemical Vapor Deposition (CVD) is among the most advantageous ones. This method consists in breaking the bonds of the molecules of a gas subjected to high temperatures so that the atoms from the gas are deposited on a given substrate. In this work, we used the CVD method for the synthesis of graphene on oxidized silicon substrates (Si/SiO2) coated with a 500 nm thick film of nickel (Ni), which served as the catalyst. Methane gas (CH4) was used as the source of the carbon atoms and the synthesis was carried out using different sets of parameters. Experiments were performed, firstly, using parameters es-tablished in the literature and the results were compared with those obtained by other authors. The influence of the synthesis parameters and the characteristics of the films of Ni catalysts on the properties of the graphene films was studied. The samples were characterized using Scanning Electron Microscopy, Confocal Raman and Optical Microscopy, and Atomic Force Microscopy. In agreement with results from the literature, it could be observed that thin films are synthesized and they are composed of graphitic flakes with a non-uniform thickness, which is strongly dependent of the morphology of catalyst film. Larger regions with characteristic Raman spectra of monolayer and few layer graphene could be obtained by combining thermal treatment of Ni film during the sputtering process with low gas flow and time of exposure to CH4 in the CVD experiment. Variations in the Raman spectra of the flakes could be observed, including the emergence of the D-band and the displacement of the peaks. These variations, which reveal the influence of substrates on the synthesized films, were more intense the smaller the number of graphene layers. Next, we combined methods reported in the literature for estimating the number of layers on the basis of the characteristics of the Raman spectra with AFM analysis to obtain the thickness of the graphene layer. The results obtained from our analysis show that monolayer graphene could be successfully synthesized in the experiments. / O avanço e o aperfeiçoamento das técnicas de síntese e manipulação de materiais são fundamentais para o entendimento de suas propriedades e das possíveis formas de produção e utilização. Porém, no caso dos nanomateriais, principalmente, cujas extraordinárias capacidades são bastante celebradas, problemas como defeitos estruturais, alto custo de obtenção e dificuldade de produção em larga escala ainda necessitam ser solucionados. Inserido neste panorama está o grafeno, um nanomaterial cuja morfologia bidimensional, constituída por átomos de carbono dispostos de forma hexagonal, é responsável por propriedades sem precedentes que apresentam revolucionária relevância, tanto para a pesquisa básica quanto para a pesquisa aplicada. Neste sentido, existem diferentes métodos de síntese de grafeno, estando entre os mais vantajosos o método de deposição química em fase de vapor (Chemical Vapor Deposition - CVD). Este método consiste na quebra das ligações das moléculas de um gás submetido a altas temperaturas de modo que os átomos provenientes do gás sejam depositados sobre um determinado substrato. Neste trabalho, utilizou-se o método CVD para a síntese de grafeno sobre substratos de silício oxidado (Si/SiO2) recobertos por filmes de níquel (Ni) com, aproximadamente, 500nm de espessura, os quais funcionaram como catalisadores. O gás metano (CH4) foi utilizado como a fonte dos átomos de carbono depositados e os processos de síntese tiveram diferentes conjuntos de parâmetros executados. A síntese de grafeno pelo método CVD teve como objetivo geral verificar os resultados divulgados na literatura e aperfeiçoá-los, relacionando os parâmetros utilizados nas sínteses e as características dos filmes de Ni catalisadores com aquelas apresentadas pelos filmes de grafeno obtidos nos experimentos. As amostras foram caracterizadas por meio de Microscopia Eletrônica de Varredura, Microscopia Óptica e Raman Confocal e Microscopia de Força Atômica. Em consistência com os resultados publicados na literatura, observou-se que são sintetizados filmes finos compostos por flakes de material grafítico com espessura não uniforme, e que a obtenção de filmes mais uniformes é fortemente dependente da morfologia do filme catalisador. Regiões apresentando espectro Raman característico de monocamadas de grafeno e de grafeno de poucas camadas foram maiores quando combinados o tratamento térmico do filme de Ni com o baixo fluxo e menor tempo de exposição ao CH4. Verificaram-se, ainda, variações nos espectros Raman dos flakes. Estas variações apresentaram-se mais intensas, quanto mais reduzido é o número de camadas de grafeno e incluem o aparecimento da banda D, além do deslocamento dos picos, revelando a influência dos substratos sobre os filmes sintetizados. Esta pesquisa considerou métodos de estimativa do número de camadas por características do espectro Raman, divulgados na literatura, aliados à análise da espessura por AFM que mostraram ser possível a síntese de monocamadas de grafeno.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Trocadores de calor são equipamentos muito utilizados na indústria de processos com o objetivo de modificar a temperatura e/ou o estado físico de correntes materiais. Uma rede de trocadores de calor pode ser definida como um grupo de trocadores de calor interligados, a fim de reduzir as necessidades de energia de um sistema. No entanto, durante a operação de uma rede, a eficiência térmica dos trocadores de calor diminui devido à deposição. Esse efeito promove o aumento dos custos de combustível e das emissões de carbono. Uma alternativa para mitigar este problema baseia-se no estabelecimento de uma programação das limpezas dos trocadores de calor durante a operação de rede. Este tipo de abordagem ocasiona uma situação na qual ocorre um conflito de escolha: a limpeza de um trocador de calor pode recuperar a sua eficiência térmica, mas implica custos adicionais, tais como, mão-de-obra, produtos químicos, etc. Além disso, durante a limpeza, o trocador de calor tem de ser contornado por uma corrente de by-pass, o que aumenta temporariamente o consumo de energia. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo explorar diferentes técnicas de otimização envolvendo métodos estocásticos e heurísticos. Com este objetivo foi desenvolvido um conjunto de códigos computacionais integrados que envolvem a simulação pseudo-estacionária do comportamento da rede relacionado com incrustações e a otimização da programação das limpezas deste tipo de sistema. A solução do problema indica os períodos de tempo para a limpeza de cada trocador de calor. Na abordagem estocástica empregada, os parâmetros do algoritmo genético, como probabilidade de crossover e probabilidade de mutação, foram calibrados para o presente problema. A abordagem heurística desenvolvida se deu através da sequência do conjunto de movimentos zero, um e dois. De forma alternativa, desenvolveu-se a metodologia heurística recursiva na qual os conjuntos de movimentos um e dois foram empregados recursivamente. Também foi desenvolvida a abordagem híbrida que consistiu em diferentes combinações da metodologia estocástica e heurística. A análise comparativa entre as metodologias empregadas teve como objetivo avaliar a abordagem mais adequada para o presente problema da programação das limpezas em termos de função objetivo e esforço computacional. O desempenho da abordagem proposta foi explorado através de uma série de exemplos, incluindo uma refinaria real brasileira. Os resultados foram promissores, indicando que as técnicas de otimização analisadas neste trabalho podem ser abordagens interessantes para operações que envolvam redes de trocadores de calor. Dentre as abordagens de otimização analisadas, a metodologia heurística desenvolvida no presente trabalho apresentou os melhores resultados se mostrando competitiva frente às abordagens comparadas da literatura / Heat exchangers are devices widely used in many processes with the goal of changing the temperature and/or the physical state of the streams. A heat exchanger network (HEN) can be defined as a group of interconnected heat exchangers in order to reduce the energy requirements of a system and is widely used in process industries. However, during the operation of a HEN, the thermal effectiveness of the heat exchangers decreases due to fouling. This effect brings an increase of the fuel costs and carbon emissions. A possible approach to mitigate this problem is based on the establishment of a heat exchanger cleaning schedule during the refinery operation. This kind of intervention brings a tradeoff: the cleaning of a heat exchanger can restore its thermal effectiveness, but implies in additional costs, such as, manpower, chemicals, etc. Additionally, during the cleaning, the heat exchanger must be bypassed which temporally increases the energy consumption. In this context, the present work aims to explore different optimization techniques involving stochastic and heuristic methods. For this purpose, it was developed a set of integrated computational codes involving a pseudo-stationary simulation of HEN behavior related to fouling and schedule optimization of cleaning this type of system. The solution of the problem indicates for the operating staff the time periods for the cleaning of each heat exchanger in the crude preheat train. In the stochastic approach used, the parameters of the genetic algorithm, as the probability of crossover and mutation, have been calibrated to the present problem. The developed heuristic approach was made through the sequence of motions set of zero, one and two. Alternatively, the methodology developed in which the recursive heuristic move sets one and two were used recursively. The hybrid approach consisting of different combinations of stochastic and heuristic methodology was also developed. A comparative analysis of methodologies aimed at assessing the most appropriate approach to this problem of scheduling the cleaning in terms of computational effort and objective function. The performance of the proposed approach was explored by a series of examples including a real Brazilian refinery. The results were promising, suggesting that the optimization techniques of this work may be interesting approaches to operations involving HENs. Among the analyzed optimization approaches, the heuristic methodology developed in this work showed the best results showing competitive front approaches compared to the literature

Uma rede de trocadores de calor pode ser definida como um grupo de trocadores de calor interligados com o objetivo de reduzir a necessidade de energia de um sistema, sendo largamente usada nas indústrias de processos. Entretanto, uma rede está sujeita à deposição, a qual causa um decréscimo na efetividade térmica dos trocadores. Este fenômeno é provocado pelo acúmulo de materiais indesejáveis sobre a superfície de troca térmica. Para compensar a redução de efetividade térmica causada pela deposição, torna-se necessário um aumento no consumo de utilidades. Isto eleva os custos de operação, assim como os custos de manutenção. Estima-se que os custos associados à deposição atinjam bilhões de dólares anualmente. Em face a este problema, vários trabalhos de pesquisa têm investigado métodos para prevenir a deposição e/ou gerenciar as operações em uma rede. Estudos envolvem desde a otimização de trocadores de calor individuais, simulação e monitoramento de redes, até a otimização da programação das paradas para limpeza de trocadores de calor em uma rede. O presente trabalho apresenta a proposição de um modelo para simulação de redes de trocadores de calor com aplicações no gerenciamento da deposição. Como conseqüência, foi desenvolvido um conjunto de códigos computacionais integrados, envolvendo a simulação estacionária de redes, a simulação pseudo-estacionária do comportamento de redes em relação à evolução da deposição, a estimação de parâmetros para diagnóstico do problema da deposição e a otimização operacional deste tipo de sistema. Com relação ao simulador estacionário, o modelo da rede foi formulado matricialmente e os balanços de massa e energia são resolvidos como sistemas de equações lineares. Do ponto de vista da otimização, o procedimento proposto redistribui as vazões, visando um melhor aproveitamento térmico dos trocadores da rede, como, por exemplo, buscando as vazões da rede que maximizem a temperatura da corrente de entrada no forno em unidades de destilação atmosférica de óleo cru. Os algoritmos foram implementados em alguns exemplos da literatura e em um problema de uma refinaria real. Os resultados foram promissores, o que sugere que a proposta deste trabalho pode vir a ser uma abordagem interessante para operações envolvendo redes de trocadores de calor / A Heat Exchanger Network (HEN) can be defined as a group of heat exchangers interconnected aiming to reduce the energy demand of a system, being widely used in the process industries. However, a HEN is subject to fouling, which causes a decrease on the thermal effectiveness of heat exchangers. This phenomenon is provoked by the accumulation of undesirable materials on thermal surface. In order to compensate the reduction of thermal effectiveness caused by fouling, it becomes necessary to increase the utility consumption. Thus, there is an increase of the operation costs, as maintenance costs. It is estimated that the costs associated to fouling reach billions of dollars annually. Facing this problem, several researches have investigated methods to prevent fouling and/or how to manage HEN operations. Studies involve since optimization of individual heat exchangers, simulation and fouling monitoring, until cleaning schedule optimization of HENs. The present work proposes a HEN simulation model, applied to fouling management. Consequently, it was developed a set of integrated computational codes, which involve a HEN stationary simulation, a pseudo-stationary simulation of HEN behavior related to fouling, a parameter estimation procedure for diagnosing fouling problems and an operational optimization procedure of this sort of system. Related to the stationary simulator, the HEN model is formulated using a matrix approach and the mass and energy balances are solved as linear equation systems. Focusing on optimization, it redistributes the HEN flows in order to improve the heat exchangers thermal efficiency, for example, searching for the HEN flows that maximize the inlet furnace stream temperature in crude distillation units. The algorithm was implemented to some literature examples and on a problem of a real refinery. All results show to be promising, which suggests that the proposal of this work may be an interesting approach for operations involving HENs

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Redes de trocadores de calor são bastante utilizadas na indústria química para promover a integração energética do processo, recuperando calor de correntes quentes para aquecer correntes frias. Estas redes estão sujeitas à deposição, o que causa um aumento na resistência à transferência de calor, prejudicando-a. Uma das principais formas de diminuir o prejuízo causado por este fenômeno é a realização periódica de limpezas nos trocadores de calor. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um novo método para encontrar a programação ótima das limpezas em uma rede de trocadores de calor. O método desenvolvido utiliza o conceito de horizonte deslizante associado a um problema de programação linear inteira mista (MILP). Este problema MILP é capaz de definir o conjunto ótimo de trocadores de calor a serem limpos em um determinado instante de tempo (primeiro instante do horizonte deslizante), levando em conta sua influência nos instantes futuros (restante do horizonte deslizante). O problema MILP utiliza restrições referentes aos balanços de energia, equações de trocadores de calor e número máximo de limpezas simultâneas, com o objetivo de minimizar o consumo de energia da planta. A programação ótima das limpezas é composta pela combinação dos resultados obtidos em cada um dos instantes de tempo.O desempenho desta abordagem foi analisado através de sua aplicação em diversos exemplos típicos apresentados na literatura, inclusive um exemplo de grande porte de uma refinaria brasileira. Os resultados mostraram que a abordagem aplicada foi capaz de prover ganhos semelhantes e, algumas vezes, superiores aos da literatura, indicando que o método desenvolvido é capaz de fornecer bons resultados com um baixo esforço computacional / Heat exchanger networks are widely used in industry to promote heat recoveryby making hot and cold streams to exchange heat, however these networks are subjected to fouling, which causes an increase in heat transfer resistance, jeopardizing it. One of the main techniques used to diminish the effects of fouling is to perform periodical cleanings in the heat exchangers. This works goal is to develop a new method to find the optimal cleaning schedule for a heat exchanger network. The developed method uses a sliding horizon concept associated with a mixed integer linear programming problem. This MILP problem is capable of finding the optimal set of heat exchangers that must be cleaned at a certain instant (first instant of the sliding horizon), considering its influence on the further instants (the rest of the sliding horizon). The MILP problem consists of constraints corresponding to energy balances, heat exchanger equations and maximum number of cleanings.The problem objective function represents the energy consumption that must be minimized. The optimal cleaning schedule is formed by the combination of the results to each one of the time instants. The proposed approach was evaluated through its application in several cases presented in literature, including a large size example from a Brazilian refinery. The results show that the proposed approach was capable of finding similar and, sometimes, superior results compared to the literature ones, concluding that the developed method was capable of providing good results with low computational efforts

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseWFS.pdf: 4914051 bytes, checksum: 4550c1829eb7c8f4350da734e26556b4 (MD5) Previous issue date: 2004-11-17 / Universidade Federal de Minas Gerais / Diamond films grown by both hot filament (HFCVD) and microwave-plasma (MW-CVD) assisted chemical vapor deposition were investigated. Raman spectroscopy, scan- ning electron microscopy and X-ray di¤raction were employed in order to perform systematic studies about the crystalline quality and the phase purity of the films, as a function of the deposition temperature. It was found that both techniques produced diamond films of similarly good purity; however, the MWCVD produced films of higher crystalline quality. Changes in the shape of the Raman line were found to be due to both phonon confinement and residual stress. Photoluminescence (PL) measurements were employed in a detailed study of the origin of defects in the diamond films grown by MWCVD and HFCVD. The results showed evidence of optical centers induced by different impurities. The defects were captured by silicon and tungsten atoms incorporated, respectively, in the diamond lattice of films grown by MWCVD and HFCVD. Boron-doped diamond films were also studied using Raman and transport measurements. Boron incorporation induces disorder in the diamond structure, causes the appearance of a band observed at ~ 1220 cm-1, and provokes an effect in the Raman line of diamond that could be attributed to the Fano type interference. Resistivity as a function of the boron concentration - in association with the Raman spectra - and temperature dependent transport measurements were employed. The results showed that the variable range hopping mechanism (VRH) dominates the transport in these doped diamond films. / Filmes de diamante crescidos por deposição de vapor químico (CVD) assistido por filamento quente (HFCVD) e plasma de microondas (MWCVD) foram investigados. Espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X foram utilizadas para realizar estudos sistemáticos sobre a qualidade cristalina e a pureza de fase dos filmes, como função da temperatura de deposição. Ambas as técnicas produziram filmes de pureza similarmente boa. No entanto, a técnica de MWCVD foi a que forneceu maior qualidade cristalina. Mudanças na forma da linha Raman foram atribuídas tanto ao confinamento do fônon quanto ao estresse residual. Medidas de fotoluminescência (PL) foram realizadas em um estudo detalhado sobre a origem dos defeitos nos filmes de diamante crescidos por MWCVD e HFCVD. Os resultados mostraram evidências de centros ópticos induzidos por diferentes impurezas. Os defeitos foram aprisionados pela incorporação de átomos de silício e de tungstênio, respectivamente, na rede do diamante dos filmes crescidos por MWCVD e HFCVD. Filmes de diamante dopados com boro também foram estudados, usando medidas Raman e de transporte. A incorporação do boro induz desordem na rede do diamante, causando a aparecimento de banda Raman em ~ 1220 cm-1, e provoca efeito na linha Raman do diamante que pôde ser atribuído a uma interferência tipo-Fano. Medidas da resistividade em função da concentração de boro - em associação com os espectros Raman - e de transporte dependente da temperatura também foram realizadas. Os resultados mostraram que o mecanismo "hopping" de alcance variável (VRH) domina o transporte nesses filmes.

O processo de sedimentação e assoreamento reduz a profundidade e a capacidade dos lagos de armazenamento de água do Canal do Panamá, obrigando a realizar dragagens periódicas que aumentam os custos de operação. Esses processos são acelerados pela perda de cobertura florestal na bacia. O presente estudo teve por objetivo estimar o valor econômico associado à redução de sedimentos na floresta da bacia do Canal, através do método de custo evitado de dragagem. O efeito físico da cobertura florestal sobre a redução de sedimentos foi estimado a través de regressão linear de dados biofísicos de sete microbacias que dispõem de medições de produção de sedimentos: Chagres, Pequení, Boquerón, Gatún, Trinidad, Cirí Grande e Caño Quebrado. Os resultados mostram que cada hectare de floresta nesta área reduz em 14,76 t.ano-1 de sedimentos em suspensão. Adicionando sedimentos de fundo isso corresponde a 14,32 t.ha-1.ano-1 e a um valor econômico de USD 197,40 por hectare por ano. Concluiu-se que as florestas contribuem significativamente para mitigar o processo de assoreamento dos lagos de armazenamento de água para o funcionamento do Canal do Panamá, e essa contribuição pode ser valorada em USD 39.640.091 por ano, para toda a floresta da bacia. / Sedimentation and siltation reduce the lakes depth and capacity to hold water in the Panama Canal, requiring periodic dredging which increases the operation costs. These processes are accelerated by the loss of forests that cover the basin. This studys objective is to estimate the economic value associated with reduction of sediments in the Canal basin, based on the method of avoided dredging cost. The physical effect of forest on sediment reduction was estimated through linear regression of biophysical data for seven watersheds that have measurements of sediments yield: Chagres, Pequení, Boquerón, Gatún, Trinidad, Cirí Grande and Caño Quebrado. These results shows that each hectare of forest in this area reduces the sediments in suspension. By adding sediments from the bottom of the riverbed, this corresponds to 14.32 m3.ha- 1.year-1 and to an economic value of USD 197.40 per hectare per year. It was concluded that forests contribute significantly to mitigate the process of siltation of lakes water storage for the operation of the Panama Canal, and this contribution may be valued at USD 39,640,091 per year for the entire basin forest.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Anisotropic magnetoresistance (AMR) consists in the change of the resistivity of a ferromagnetic metal as a function of the angle between the current and the magnetization, what makes AMR-based sensors promising to measure both angular and linear positions. These devices usually have a structure of Ta/Ni81Fe19/Ta and the thickness of the Ni81Fe19 layer is about 10 nm so as to reduce the demagnetization field parallel to surface. In order to acquire high magnetic field sensitivity (S) and low Barkhausen noise the films should have high AMR values (ΔDR=R) and low coercivity. However, during fabrication, the structures are often exposed to temperatures above 200oC, what changes the characteristics of the interfaces and reduces ΔDR=R. On the other hand, ΔDR=R and S can be remarkably enhanced by insertion of nano-oxide layers that act like difusion barriers on the interfaces. The enhancement is mainly attributed to the large electron specular reflection at the flatter interfaces. In this work we have proposed to verify the possibility of enhance ΔDR=R and S in structures with good thermal stability just by adding an oxidation step after growthing each layer, forming TaOx. We studied the influence of the deposition parameters in the structural and magnetic properties of the samples and otimized the growth of thin films of Ni81Fe19 by magnetron sputtering. We also verified the influence of the annealing in the structural properties of nanostructures of Ta/Ni81Fe19/Ta exposed or not to oxidation on the interfaces. We observed that the TaOx nano-oxide layer can work as expected, however the poor cristalinity of the Ni81Fe19 layers leads to AMR values lower than the literature ones. / Magnetorresistência anisotrópica (AMR) consiste na variação da resistividade de um metal ferromagnético como uma função do ângulo entre a corrente e a magnetização, o que faz com que sensores que utilizam este efeito sejam promissores para medidas de posição tanto angulares quanto lineares. Estes dispositivos normalmente possuem a estrutura Ta/Ni81Fe19/Ta com a espessura da camada de Ni81Fe19 sendo da ordem de 10 nm, para reduzir o campo desmagnetizante paralelo à superfície. Para obter alta sensibilidade (S) e baixos níveis de ruído Barkhausen os filmes devem apresentar alta variação percentual da AMR (ΔDR=R) e baixa coercividade. Entretanto, durante o processo de fabricação as estruturas frequentemente são expostas à temperaturas maiores que 200oC, o que pode alterar as características das interfaces e reduzir ΔDR=R. Por outro lado, ΔDR=R e S podem ser significativamente incrementados através da inserção de nanocamadas de óxidos que atuam como barreiras contra difusão nas interfaces. O aumento é atribuído ao maior nível de reflexões eletrônicas especulares nas interfaces mais lisas. Neste trabalho, propomos verificar se é possível aumentar ΔDR=R e S para estruturas com boa estabilidade térmica simplesmente acrescentando uma etapa de oxidação após o crescimento de cada camada, pela formação de TaOx. Estudamos a influência dos parâmetros de deposição nas propriedades estruturais e magnéticas das amostras e otimizamos o crescimento de filmes finos de Ni81Fe19 pela técnica de magnetron sputtering. Verificamos também a influência do tratamento térmico nas propriedades estruturais de nanoestruturas do tipo Ta/Ni81Fe19/Ta submetidas ou não à oxidação das interfaces. Observamos que a nanocamada de TaOx pode desempenhar o papel esperado, todavia a qualidade cristalina das camadas de Ni81Fe19 acarretou em valores quantitativos de ΔDR=R menores que os encontrados na literatura.