Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-25T12:31:53Z No. of bitstreams: 1 leonardotavaresdepaula.pdf: 1447065 bytes, checksum: 6a4ea2aff9798334815609d932200336 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-25T13:34:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 leonardotavaresdepaula.pdf: 1447065 bytes, checksum: 6a4ea2aff9798334815609d932200336 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-25T13:34:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 leonardotavaresdepaula.pdf: 1447065 bytes, checksum: 6a4ea2aff9798334815609d932200336 (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / O presente trabalho trata do ensino de física por projetos, através da construção de um forno solar com as turmas do segundo ano do ensino médio de uma escola pública da rede estadual de Minas Gerais. No trabalho é estabelecida uma discussão sobre a aprendizagem significativa e a importância do professor em diversificar a prática pedagógica buscando uma maior interação dos alunos com o conhecimento. No processo metodológico foi criado um roteiro de trabalho, o qual foi aplicado para as turmas já mencionadas. Posteriormente foram efetuadas análises quanto a eficiência da prática pedagógica por projetos, por meio de um questionário aplicado aos alunos observando sua satisfação em participar da atividade e os conhecimentos adquiridos durante o trabalho. Pôde-se concluir a partir das análises que o uso de projetos como ferramenta pedagógica pode ajudar na relação do aluno com o conhecimento. Além disso essa prática mostrou-se eficiente para o fomento à aprendizagem significativa. / The present work deals with the teaching of physics by projects, through the construction of a solar oven with the classes of the second year of high school of a public school of the state network of Minas Gerais. In the work, a discussion about the significant learning and the importance of the teacher in diversifying the pedagogical practice is established, seeking a greater interaction of the students with the knowledge. In the methodological process a work script was created, which was applied to the classes already mentioned. Later, analyzes were performed on the efficiency of the pedagogical practice by projects, through a questionnaire applied to students observing their satisfaction in participating in the activity and the knowledge acquired during the work. It could be concluded from the analyzes that the use of projects as a pedagogical tool can help in the relation of the student with the knowledge. In addition, this practice proved to be efficient for the promotion of meaningful learning.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-07-20T14:04:12Z No. of bitstreams: 1 lucasviniciusdefaria.pdf: 2100582 bytes, checksum: 25d968a4baa8a369f530d1dff0826872 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-09T12:56:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lucasviniciusdefaria.pdf: 2100582 bytes, checksum: 25d968a4baa8a369f530d1dff0826872 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T12:56:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lucasviniciusdefaria.pdf: 2100582 bytes, checksum: 25d968a4baa8a369f530d1dff0826872 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / Produtos cosméticos como sombra para os olhos, pó compacto e batom são utilizados demasiadamente pela sociedade feminina em busca de uma melhor aparência. Entretanto é importante destacar que nem todos produtos estão isentos de impurezas como metais, os quais podem ser tóxicos ao ser humano. O objetivo deste trabalho foi otimizar um procedimento adequado para o tratamento de amostra de cosméticos faciais (batom, pó compacto e sombra) empregando planejamento de experimentos (Box Behnken e fatorial 32 com triplicata no ponto central) com digestões em chapa de aquecimento e forno micro-ondas utilizando misturas de ácido nítrico e clorídrico concentrados, para a determinação eletroquímica de cobre, chumbo e zinco. Para análise destes metais trabalhou-se com um conjunto de três eletrodos: eletrodo de carbono vítreo modificado com mercúrio (trabalho), Ag/AgCl (referência) e platina (auxiliar). A modificação do eletrodo de carbono vítreo com mercúrio foi feita in situ, isto é, simultaneamente com a deposição dos analitos, sendo necessário o tempo de 300 s para deposição. Parâmetros envolvidos com a etapa de redissolução da voltametria de onda quadrada como frequência, amplitude e incremento de potencial foram otimizados de modo univariado, sendo as condições otimizadas respectivamente (60 Hz, 45 mV e 7 mV). As análises de cobre e chumbo foram feitas simultaneamente utilizando como eletrólito suporte ácido clorídrico 0,1 mol L-1, enquanto que o zinco foi analisado separadamente empregando o tampão acetato 0,1 mol L-1 (pH=4,6) como eletrólito suporte. O forno micro-ondas foi o método escolhido para digestão de todas as amostras de cosméticos faciais, onde as recuperações variaram de 83108%, 67-76% e 75-103% respectivamente para cobre, chumbo e zinco. Os limites de detecção do método para cobre, chumbo e zinco variaram de 0,05-0,36 µg g-1, e os limites de quantificação de 0,36-1,16 µg g-1. Foram analisadas 9 amostras, sendo que as concentrações de Cu, Pb e Zn variaram respectivamente em 14-26,68 µg g-1; 1,31-9,74 µg g-1 e 7,1-42064 µg g1. Para validação dos resultados obtidos eletroquimicamente, empregou-se a F AAS (Cu e Zn) e GF AAS (Pb). A partir de testes estatísticos verificou-se que não houve evidências de diferenças significativas entre o método desenvolvido eletroquimicamente e F AAS, GF AAS com 95% de confiança. Os níveis de concentrações encontrados para os metais ficaram abaixo do nível estabelecido pela sociedade europeia, não oferecendo risco a saúde humana, no que tange aos metais analisados. / Cosmetic products such as eye shadow, compact powder and lipstick are used too much by the feminine society in search of a better appearance. However, it is important to note that not all products are free from impurities such as metals, which can be toxic to humans. The objective of this work was to optimize a suitable procedure for the treatment of facial cosmetic samples (lipstick, compact powder and eye shadow), employing experiment planning (Box Behnken and factorial 32 with triplicate at the central point), With digestion in heating plate and microwave oven using concentrated nitric and hydrochloric acid mixtures, for the electrochemical determination of copper, lead and zinc. For analysis of these metals we worked with a set of three electrodes: mercury modified glass carbon electrode (work), Ag / AgCl (reference) and platinum (auxiliary).The modification of the glassy carbon electrode with mercury was done in situ, that is, simultaneously with the deposition of the analytes, being necessary the time of 300 s for deposition. Parameters involved with the step of redissolution of the square wave voltammetry frequency, amplitude and potential increase were optimized univariate. being the conditions optimized respectively (60 Hz, 45 mV and 7 mV). Copper and lead analyzes were performed simultaneously using 0.1 M hydrochloric acid as the electrolyte, While the zinc was analyzed separately using the 0.1 M acetate buffer (pH = 4.6) as the electrolyte. The microwave oven was the method chosen for digestion of all samples of facial cosmetics, where recoveries varied from 83-108%, 67-76% and 75-103% respectively for copper, lead and zinc. Limits of detection of the method for copper, lead and zinc varied from 0,05-0,36 μg g -1, and the limits of quantification of 0,36-1,16 μg g -1. Nine samples were analyzed, with concentrations of Cu, Pb and Zn varying respectively in 14-26.68 μg g-1; 1.319.74 μg g-1 and 7.1-42064 μg g -1. For the validation of the results obtained electrochemically, an F AAS (Cu and Zn) and GF AAS (Pb) were used. From statistical tests it was verified that there was no evidence of significant differences between the electrochemically developed method and F AAS, GF AAS with 95% confidence. The concentration levels found for metals are below the level established by the European company and do not pose a risk to human health as regards the metals analyzed.

Orientador: Marcelo Alexandre Prado / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-21T19:36:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mazon_ElaineMarradeAzevedo_D.pdf: 2626954 bytes, checksum: 7cc1b7c8e92de797976754431156c2af (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O consumo de vinhos no Brasil aumentou cerca de 20% na última década, e sua comercialização vem se difundindo, principalmente, pelo aumento da oferta, aumento do poder aquisitivo da população brasileira, aumento da produção e pelos benefícios à saúde que lhe são atribuídos. A análise de elementos traço nos vinhos é de grande importância para o controle da qualidade, autenticidade, biodisponibilidade de metais e estudo da toxicidade, visando garantir a segurança alimentar para os consumidores. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um método empregando a espectrometria de absorção atômica com forno de grafite para a determinação de arsênio (As), cádmio (Cd), cobre (Cu) e chumbo (Pb) em amostras de vinhos brasileiros. A digestão ácida preliminar não foi necessária no preparo de amostra. O programa de aquecimento, empregado no forno de grafite foi otimizado para os diferentes tipos de vinhos e as amostras foram diluídas na proporção de 1:3 com ácido nítrico (65% v/v) e peróxido de hidrogênio (30% m/m). A curva analítica foi preparada em meio aquoso e alguns modificadores foram investigados para cada elemento. As determinações foram realizadas nas seguintes faixas lineares 10-100 µg L-1 Cu; 5,0 - 60 µg L-1 Pb; 0,5 - 2,0 µg L-1 Cd; 10 - 60 µg L-1 As. Os limites de quantificação obtidos foram 11,5; 2,5; 0,22 e 5,0 µg L-1, respectivamente. As recuperações obtidas variaram de 92-103% (vinho tinto) e 99-106% (vinho branco) para o Cu, 97-107% (vinho tinto) e 95-101% (vinho branco) para o Pb, 89-102% (vinho tinto) e 98-106% (vinho branco) para o Cd, e 103-106% (vinho tinto) e 99-107% (vinho branco) para o As. Foram analisadas 45 amostras de vinhos nacionais adquiridos no comércio de Campinas/SP de diversas regiões do Brasil. Foram determinados os teores de As, Cd, Cu e Pb nas amostras de vinho e os valores encontrados estavam abaixo dos teores estabelecidos pela legislação brasileira. Foram calculadas as contribuições dos vinhos estudados na dieta de um adulto, com relação a ingesta destes elementos e os valores demonstraram que os vinhos estudados apresentaram baixa contribuição. Também foram determinados os valores de pH e os teores de polifenóis totais nos vinhos, as amostras apresentaram valores compatíveis com os relatados na literatura com valores médios para polifenóis em vinhos de mesa de 2046,0 mg L-1, vinhos tinto 1443,0 mg L-1 e espumantes 1606,0 mg L-1. Os valores de pH variaram de 2,8 a 3,8 entre os vinhos. Foi feito o estudo da acessibilidade e da fração dialisável pelo método in vitro dos elementos As, Cd, Cu e Pb nos vinhos e os resultados demonstraram para todos os elementos que a fração solúvel foi maior que 37% e a dialisável, maior que 43%, indicando alta capacidade de acessibilidade. Quanto aos dizeres de rotulagem foi observada uma necessidade de complementação da atual legislação específica para vinhos, com a finalidade de melhorar a qualidade das informações oferecidas ao consumidor através dos rótulos dos vinhos / Abstract: Wine consumption in Brazil has been increasing in 20% in the last decade, and its sales have been disseminating mainly due to offer and production increase, and to health benefits attributed to it. The analysis of trace elements in wine is of great importance for quality control, authenticity, metal bioavailability and toxicity study, aiming at granting safety to consumers. This paper describes the development of a method which employs atomic absorption spectrometry with graphite oven in order to determine arsenic, cadmium, copper and lead in Brazilian wines samples. A preliminary acid digestion has not been necessary in the sample preparation. The heating program employed to the graphite oven has been optimized for the different types of wine and the samples have been diluted in proportion of 1:3 with nitric acid (65% v/v) and hydrogen peroxide (30% m/m). The analytical curve has been prepared in aqueous medium and some modifiers have been investigated for each element. The determinations have been performed in the following linear ranges 10-100 µg L-1 Cu; 5,0 - 60 µg L-1 Pb; 0,5 - 2,0 µg L-1 Cd; 10 - 60 µg L-1 As. The qualification limits obtained were 11,5; 2,5; 0,22 e 5,0 µg L-1, respectively. The recoveries obtained ranged from 92-103% (red wine) and 99-106% (white wine) for Cu, 97-107% (red wine) and 95-101% (white wine) for Pb, 89-102% (red wine) and 98-106% (white wine) for Cd, and 103-106% (red wine) and 99-107% (white wine) for As. Brazilian wines, about 45 samples from Campinas/SP local market have been analyzed at several Brazilian regions. The contents of As, Cd, Cu and Pb have been determined in the samples and the amounts found out were below the contents established by the Brazilian legislation. The contribution of those elements on the diet of an adult have been calculated, and the amounts have shown that the studied wines presented low contribution. The pH levels and the total polyphenols contents have also been determined, the samples presented compatible rates according to the literature, with average rates for polyphenol in table wines at 2046,0 mg L-1, red wines 1443,0 mg L-1 and sparking 1606,0 mg L-1. The pH rates varied from 2,8 to 3,8 among the wines. The accessibility and the dialysis fraction through the in vitro method have also been studied for the elements As, Cd, Cu and Pb in the wines. The results show that for all elements soluble fractions greater than 37% and higher than 43% dialyzable indicating high capacity accessibility. As for labeling was observed a need complement the current legislation for wine in order to improve the quality of information offered to consumers through wine labels / Doutorado / Ciência de Alimentos / Doutora em Ciência de Alimentos

The electrical resistivity is an important concrete property that allows evaluating the access facility of aggressive agents before the corrosion process begins and estimates the velocity of the same process after it begun. The electrical resistivity and the oxygen availability are the characteristics that control the corrosion velocity. This work aimed to evaluate the performance of white Portland cement concretes with high blast furnace slag content and chemical activation on the electrical resistivity. Other properties were measured, as axial compressive strength, porosity and specific electrical conductivity of pore solution. Four mixtures were tested, a reference one, only with white Portland cement as binder, a second one, with 50% of blast furnace slag in substitution of cement, other with 70% slag content, and the last one, with 50% of slag and alkaline activation, 4% of Na2SO4. The water/binder ratios were fixed at 0,30, 0,42 and 0,55 for all samples. The electrical resistivity was measured using the four electrode method (Wenner method). The sample age, water/binder ratio and the slag content have an expressive effect over the electrical resistivity, especially because it results in changes of the pore structure. The electrical resistivity grows as the amount of slag increases. The increase of slag amount also results in smaller specific electrical conductivity of pore solution and pore structure refinement. On the other hand, the axial compressive strength decreases as the slag amount increases. The biggest resistivity results were obtained for the mixture with 70% of slag. This mixture showed the best cost/benefit ratio as compressive strength were fixed at 35 and 55 MPa, at 28 days, and 60 MPa, at 91 days. / A resistividade elétrica é uma importante propriedade do concreto por permitir avaliar a facilidade de acesso de agentes agressivos antes de instalado o processo corrosivo e estimar a velocidade do mesmo depois de instalado, sendo conjuntamente com a disponibilidade de oxigênio um dos parâmetros determinantes para a velocidade da corrosão. Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de concretos de cimento Portland branco com elevados teores de escória de alto forno e ativação química quanto à resistividade elétrica aparente. Foram avaliadas além da resistividade outras grandezas como resistência à compressão, porosidade e condutividade específica da solução dos poros. Foram investigadas quatro misturas, uma de referência contendo apenas cimento, uma segunda com teor de substituição de cimento por escória de 50%, outra com teor de substituição de 70% e uma última contendo 50% de escória e ativador alcalino, Na2SO4, em um teor de 4%. As relações água/aglomerante foram fixadas em 0,30, 0,42 e 0,55 para todas as misturas. A medida da resistividade elétrica foi realizada através do método dos quatro eletrodos (Wenner). A resistividade elétrica se mostrou dependente da idade, relação a/ag e teor de escória, principalmente, em função das alterações que estas proporcionam na estrutura de poros da pasta. A resistividade cresceu proporcionalmente ao aumento do teor de escória. O aumento do teor de escória resultou também em menor condutividade da solução aquosa e refinamento da estrutura de poros da pasta. Por outro lado, a resistência à compressão diminuiu com o crescimento do teor de escória. Os maiores valores de resistividade elétrica foram apresentados pela mistura contendo 70% de escória. Esta mistura se mostrou a de melhor relação custo/benefício quando se fixaram valores de resistência à compressão de 35 e 55 MPa, aos 28 dias, e 60 MPa, aos 91 dias.

Orientadores: Marco Aurelio Zezzi Arruda, Fabio Augusto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T14:05:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_AlineSoriano_D.pdf: 1700718 bytes, checksum: f6955b16e49880b14a0e1ec26e824561 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho de Tese visa acoplar a fibra, empregada em microextração em fase sólida (SPME, do inglês solid phase microextraction), ao espectrômetro de absorção atômica com forno de grafite (GF AAS, do inglês graphite furnace atomic absorption spectrometer), visando reter espécies organometálicas volatilizadas nas etapas de secagem e pirólise do GF AAS. O elemento escolhido para avaliar o acoplamento SPME-GF AAS foi o Sn. Primeiramente, a concentração total de Sn foi determinada, utilizando a amostragem em suspensão como estratégia, uma vez que na avaliação da distribuição dos compostos organoestânicos por SPME-GF AAS, a concentração total de Sn seria efetuada a partir de uma suspensão. Para a otimização do método foram avaliados os seguintes parâmetros: solução de preparo da suspensão, e efeito da temperatura de pirólise e atomização. A mistura contendo HF 10 % (v/v) e HNO3 1 % (v/v) foi escolhida para preparar a suspensão, a composição Mg(NO3)2 + NH4H2PO4 apresentou resultados apropriados para ser utilizada como modificador químico convencional, e 1000 e 2200 °C foram as temperaturas ótimas para a pirólise e a atomização, respectivamente. Devido ao efeito de matriz, foi utilizada a técnica de adição de analito para a quantificação de Sn em suspensões de sedimento marinho e de rio, em que os limites de detecção e quantificação calculados foram de 1,5-2,6 e 4,5- 7,6 µg g, respectivamente. Para avaliar o acoplamento SPME-GF AAS, visando à retenção das espécies organoestânicas (butiltricloroestanho, dibutildicloroestanho e tributilcloroestanho) foi utilizada, primeiramente, uma suspensão de sedimento. A suspensão foi sonicada e, em seguida, uma alíquota foi injetada no forno de grafite do GF AAS juntamente com o reagente de derivação (tetraetilborato de sódio - NaBEt4). A programação do forno de grafite foi aplicada e a fibra de SPME foi introduzida no atomizador. Após a retenção das espécies de interesse na fibra, a mesma foi conduzida ao cromatógrafo a gás (CG) para a separação e detecção dos analitos. Os parâmetros instrumentais do CG foram previamente estudados, visando a melhor separação das espécies de interesse. Esses estudos foram realizados utilizando o modo de extração por headspace e SPME (HS-SPME, do inglês headspace-solid phase microextraction). Em relação aos estudos envolvendo suspensões de sedimento no acoplamento proposto SPME-GF AAS, alguns parâmetros foram avaliados frente à retenção das espécies de interesse; entre eles pode-se citar o tipo de fibra, a concentração do reagente de derivação e o pH da reação. Melhores resultados foram observados para a fibra PDMS/DVB, utilizando uma concentração de 0,2 % (m/v) de NaBEt4 para a etilação das espécies de interesse, sendo a reação realizada em pH 5,0. Entretanto, baixa eficiência de retenção (< 20 %) das espécies de interesse em suspensão de sedimento, foi obtida utilizando-se o acoplamento SPME-GF AAS, quando comparada à extração por HS-SPME. Dessa forma, foi realizada uma extração das espécies de interesse das amostras de sedimento, utilizando a energia ultrassônica, anteriormente à sua aplicação no acoplamento proposto SPME-GF AAS. Nesta etapa do trabalho, a temperatura do forno de grafite e o tempo de exposição da fibra de SPME no forno de grafite foram otimizados, visando à máxima eficiência de retenção das espécies de interesse no acoplamento SPME-GF AAS. Os melhores resultados foram observados para temperaturas do forno de grafite de 90 °C, com 986 s de tempo de exposição da fibra no atomizador. Por fim, foram realizados experimentos visando determinar a concentração total de Sn, e reter suas espécies organometálicas simultaneamente, na fibra de SPME, utilizando o acoplamento SPME-GF AAS. / Abstract: The goal of this Thesis was coupling the solid phase microextraction (SPME) to graphite furnace atomic absorption spectrometer (GF AAS) for extracting the organometallic species volatilized in the drying and pyrolysis steps of the GF AAS. For evaluating the SPME-GF AAS coupling, Sn was then chosen. Firstly, the total Sn concentration using the slurry sampling strategy was determined, once in the evaluation of the organotin compounds by SPME-GF AAS, the total Sn concentration would be obtained from a slurry solution. Some parameters were evaluated, such as the nature of the solution to prepare the slurry, and pyrolysis and atomization temperatures effects. The mixture of 10 % (v/v) HF plus 1 % (v/v) HNO3 was chosen to prepare the sediment slurries, the Mg(NO3)2 plus NH4H2PO4 was appropriated as conventional chemical modifier, and the values of 1000 and 2000 °C was used as pyrolysis and atomization temperatures, respectively. The analyte addition was used in the Sn determination in sediment (marine and river) samples by slurry sampling due to matrix effects. The detection and quantification limits were calculated as 1.5-2.6 and 4.5-7.6 µg g, respectively. For evaluating the SPME-GF AAS coupling in the extraction of organotin species (butyltrichloride, dibutyldichloride, and tributylchloride), a sediment slurry was firstly used. For this task, the slurry was sonicated and an aliquot of this solution plus the derivatization reagent (sodium tetraethylborate ¿ NaBEt4) were introducted consecutively into the graphite furnace of the GF AAS. Then, the graphite furnace program was applied, and the SPME fiber was exposed into the furnace. After the extraction of organotin species by SPME-GF AAS, the analytes were separated and detected by gas chromatography (GC). Before this procedure, instrumental parameters of the GC were studied. For this task, it was used the conventional extraction by HSSPME (headspace-solid phase microextraction). Related to studies of SPME-GF AAS coupling, employing slurry sampling, some parameters, such as fiber coating, derivatization reagent concentration, pH of the reaction, among others, were evaluated. Satisfactory results were obtained using the PDMS/DVB fiber in the presence of 0.2 % (m/v) NaBEt4 and pH 5.0. However, low extraction efficiency (< 20 %) was obtained, using the SPME-GF AAS coupling for organotin species extraction from sediment slurries, when comparing to HS-SPME extractions. Then, the extraction of organotin species from sediment samples, using the ultrasonic energy was carried out, before the sample introduction into the SPME-GF AAS coupling. In this step, the graphite furnace temperature and the fiber exposure time in the atomizer were optimized. The better results were noted when 90 °C as the graphite furnace temperature was used, and 986 s was attributed as the fiber exposure time into the atomizer. Additionally, the determination of total Sn concentration, and the extraction of organotin species in the SPME fiber, using the SPME-GF AAS coupling, was simultaneously carried out. / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências

Orientador: Pedro Magalhães Sobrinho / Resumo: O aço é um dos materiais mais utilizados em todo o mundo, é possível ser 100% reciclado, obtendo novo aço sem perda de qualidade e quantas vezes for necessário. O setor siderúrgico é o maior consumidor de energia final destinado a indústria. Para produção do aço existem diversas alternativas possíveis. Neste trabalho é destacada a do forno elétrico a arco, a mais eficiente em termos de energia consumida e a única a qual pode-se utilizar como matéria-prima até 100% de material reciclado. Sendo o aço uma commodity, uma mercadoria básica facilmente intercambiável e utilizada como insumo para produção de outros produtos, tem seu preço regulado pelo mercado e trabalhos em eficiência energética são essenciais para a competitividade das empresas. O presente trabalho visa elaborar sugestões de métodos e tecnologias que possibilitem a redução do consumo específico de energia elétrica em kWh/t (quilowatt hora por tonelada de aço) para o processo de fusão do aço de um forno elétrico a arco, localizado na região do Vale do Paraíba. A metodologia empregada foi a pesquisa-ação, tendo um forno elétrico a arco real, disponível para estudos e captura de dados. As soluções encontradas estão desde técnicas operacionais de produção, até tecnologias em reaproveitamento de gases de exaustão, utilizados para o pré-aquecimento de sucata. Como resultado da pesquisa, obteve-se um conjunto de possibilidades tecnológicas com ganhos de até 143 kWh/t, o que representa cerca de 34% de redução no consumo es... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Steel is one of the most widely used materials worldwide, and it is possible to recycle 100% of it so as to generate new steels without quality loss and as many times as needed, however, the steel sector is the largest final energy consumer. There are several possible routes for steel production, but the Electric Arc Furnace has been selected for the present work due to being the most efficient in terms of energy consumption and it is the only one that can use up to 100% of recycled matter as raw material. As steel is a commodity, a basic goods easily interchangeable and used as input for the production of other products, its price is set by the market and energy efficiency studies are essential for the competitiveness of companies. The present work aims to elaborate suggestions of methods and technologies that allow the reduction of the specific electric energy consumption in kWh/t (kilowatt hour per ton of steel) by the steel melting process of an electric arc furnace located in the region of the Paraíba Valley. The methodology used was the action research, having an electric arc furnace, available for studies and data capture. The identified solutions range from operational production techniques to exhaust gas recovery technologies for scrap preheating. As a result, a set of technological possibilities with savings of up to 143 kWh/t have been obtained, which represents about 34% reduction in specific electric energy consumption by taking into account an average consumptio... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

L'obiettivo principale di questo progetto è quello di trovare diverse soluzioni per migliorare le caratteristiche tecnologiche, sensoriali, di sostenibilità e nutrizionali dei prodotti da forno. Come campione sono stati scelti i biscotti perché ampiamente consumati e rappresentano una buona fonte energetica, nonostante l'elevato contenuto di zuccheri e grassi. Sono state studiate diverse strategie. 1. Produzione di una farina funzionale grazie al condizionamento enzimatico del grano per ottenere una farina intera con una migliore qualità tecnologica e un migliore profilo nutrizionale. 3. Sostituzione dell'olio di palma con un ingrediente grasso più sostenibile e più sano, come l'olio extravergine di oliva, l'olio di vinaccioli, rispetto all'olio di girasole, ampiamente utilizzato. 3. Arricchimento con diversi ingredienti funzionali: a. proteine del siero di latte: l'idrolisi enzimatica è stata studiata come strategia per ottenere ingredienti proteici adatti a produrre biscotti; b. fibre: diverse fibre, principalmente derivate da sottoprodotti, sono state testate per valutare il loro potenziale ruolo come ingredienti funzionali per migliorare la consistenza e la stabilità ossidativa dei biscotti; c. estratto di buccia d'uva di scarto: la tecnologia di stampa 3D è stata utilizzata per ridurre l'effetto termico del processo di cottura sull'attività antiossidante di un estratto incapsulato aggiunto ai biscotti. / The main objective of this Ph.D. project was to find different solutions to improve the technological, sensorial, sustainability and nutritional characteristics of bakery products. Biscuits were used because of their characteristics: they are widely consumed and they are a good energy source, despite the high content in sugars and fats. Different strategies were investigated. 1. Production of a functional flour thanks to enzymatic conditioning of the wheat to obtain a whole flour with both better technological quality and improved nutritional profile for dietetic fibre composition and antioxidant compounds. 2. Substitution of palm oil with a more sustainable and healthier fat ingredient, such as extra virgin oil, grape seeds oil, in comparison with the widely used, sunflower oil. 3. Enrichment with different functional ingredients: a. whey proteins: enzymatic hydrolysis was investigated as a strategy to get protein ingredients suitable to produce acceptable high proteins biscuits; b. fibers: different fibres, mainly derived from by-products, were tested to evaluate their potential role as functional ingredients to improve texture and oxidative stability of biscuits; c. waste grape skins extract: 3D-printing technology was used to minimize the degradation effect of the baking process on antioxidant activity of an encapsulated grape-skin extract added to biscuits.

[pt] Um modelo de descarburação e formação de escórias foi desenvolvido e aplicado ao processo de fabricação de aço em forno elétrico a arco de 120 ton de capacidade, com carga de ferro gusa e de sucata ferrosa. O carregamento de carbono foi significativamente variado para testar a consistência do modelo, considerando a cinética de oxidação do carbono, oxidação do fósforo e de redução do óxido de ferro. Gusa e coque foram empregados como fontes mais relevantes de carbono, resultando na entrada de 15 a 35 kg carbono/ton. As taxas de fusão do gusa e da sucata governam a disponibilidade dos elementos mais relevantes tais como carbono, fósforo e silício em solução, portanto, afetam as taxas de descarburação e de formação de escórias. A principal fonte de fósforo na carga ferrosa é o gusa. Desta forma, a evolução do teor de fósforo na fase metal mostrou-se importante para as estimativas das taxas de fusão do gusa, uma vez que o fósforo pode ser empregado como traçador adicional ao carbono. Modelos cinéticos envolvendo as reações do fósforo e silício operam simultaneamente com os modelos cinéticos referentes às reações do carbono e do ferro. Integrações numéricas associadas a um algoritmo de gradientes reduzidos generalizado foi empregado para o sistema não linear com restrições, de forma a determinar a maioria dos parâmetros cinéticos do modelo. A taxa de fusão global da carga de sucata foi maior do que a taxa de fusão aparente do gusa. Supõe-se que, o gusa apesar de ter relações geométricas desfavoráveis à transferência de calor em relação à sucata, poderia fundir mais rapidamente influenciado pelo seu baixo ponto de fusão. Entretanto, devido à formação de camada solidificada a partir da massa líquida na qual é imerso, é provável que mesmo fundido posteriormente, ocorra um processo de encapsulamento temporário, conferindo-lhe uma taxa aparente de fusão mais baixa. A constante cinética da reação de descarburação quando o teor de carbono é inferior ao carbono crítico de 0.19 por cento em massa e pelo menos 60 por cento da carga ferrosa estão fundidas, foi estimada em 0.74 min-1, taxas comparáveis às obtidas em aciaria a oxigênio. A principal fonte de oxigênio para oxidação do ferro é disponibilizada por lanças supersônicas. Estima-se que 20 por cento do oxigênio injetado via lanças sejam consumidos para a formação de óxido de ferro. Entretanto, cerca de 31 por cento e 26 por cento do oxigênio oriundo de injetores de póscombustão podem contribuir na formação de óxido de ferro ou são captados pelo sistema de exaustão de gases, respectivamente. Os resultados indicam que em torno de 15-30 por cento do carbono injetado podem não reagir no forno, sendo removidos com a escória. Adicionalmente ao estado de não-equilíbrio no sistema Fe-C-O observado, a dispersão nas estimativas de carbono solúvel na fase metal também pode ter sido influenciada pela intensidade de penetração da injeção de coque. O algoritmo proposto se constitui num promissor simulador de práticas que visam otimizar o rendimento metálico do ferro, a partir da dependência da cinética de redução do óxido de ferro com sua atividade química na escória. / [en] A decarburization and slag formation model was developed and applied to a steelmaking process based on scrap and pig iron mixes melted in a conventional AC electric arc furnace (EAF) with 120 ton capacity. The amount of carbon input was varied significantly in order to evaluate the model consistency regarding mainly the kinetics of carbon oxidation, phosphorus oxidation and iron oxide formation and reduction. Pig iron and coke were used as sources of carbon, resulting in variation of total carbon input in the range of 15 to 35 kg carbon/ton. The pig iron and scrap melting rates determine the availability of the most relevant elements such as carbon, phosphorus and silicon in solution in Fe-C melts, and therefore, affecting the decarburization as well the slag formation rates. The pig iron is the main source of phosphorus in the ferrous charge. Hence, the evolution of the phosphorus content in the metal phase is important to predict the pig iron melting rate, since phosphorus can be used as a tracer element in addition to carbon. Kinetic models regarding phosphorus and silicon were applied simultaneously to kinetic models of carbon and iron reactions. A numerical integration method supported a generalized reduced gradient algorithm for non-linear and constrained system (GRG) was applied to determine most of the kinetic model parameters. The scrap melting rates were found to be higher than pig iron apparent melting rates. This is expected that, even though the heat transfer issues related to significant differences in the area to volume ratio compared to scrap, pig iron may melt faster influenced by its low melting point. However, a solidified shell maybe created from the hot heel where pig iron is immersed, even when further melting occur, Fe-rich carbon melts could be encapsulated temporarily and present lower apparent melting rate. The decarburization rate parameter, when at least 60 percent of the charge is melted, was estimated as 0.74 min-1, when carbon content is lower than the critical carbon 0.19 percent wt, which is similar to the rate range observed in oxygen steelmaking facilities. Around 31 percent and 26 percent of the oxygen input through post combustion injectors were addressed to iron oxidation and to the off-gas system, respectively. The main source of oxygen taking part of iron oxidation is available from supersonic lances. Approximately 20 percent of the oxygen input through lancing are consumed to form iron oxide. The results also indicate about 15-30 percent of the injected carbon may not react and leave EAF during slagoff. In addition to the observed non-equilibrium state in Fe-C-O system, the dispersive behavior of the prediction of soluble carbon content in the metal phase could also be influenced by the intensity of penetration coke. The model framework is a promising tool to work preliminarily in what-if process scenario builder as a static model for iron yield optimization, regarding the kinetics of iron oxide reduction reaction and the proposed dependence on its chemical activity in the slag phase.

[pt] A otimização de processos industriais é uma estratégia para mitigar o impacto ambiental das atividades produtivas. Isso envolve a aplicação de conhecimentos multidisciplinares para aprimorar a eficiência dos processos industriais, reduzindo assim o consumo de recursos naturais, as emissões de poluentes e o desperdício de materiais. A análise exergética tem sido abordada de maneira abrangente na literatura, com inúmeros estudos focados nesse tema. Áreas de pesquisa mais presentes incluem a análise de processos industriais, otimização de sistemas de geração e distribuição de energia, e avaliação da eficiência energética em sistemas de transporte e edifícios. A literatura oferece uma ampla gama de estudos de análise exergética realizados para o forno elétrico a arco (EAF) utilizado na produção de aço. No entanto, há uma necessidade de mais pesquisas voltadas para a aplicação da análise exergética do processo de refino em forno-panela (FP), que representa a segunda etapa do refino secundário na indústria do aço. Um programa em linguagem Python usando o Jupyter notebook foi desenvolvido para calcular o balanço de massa, energético e exergético do refino de aço em forno-panela. Os dados termodinâmicos foram obtidos da base de dados SSUB3 do Thermo-Calc. Os dados reais utilizados foram fornecidos por uma siderúrgica semi-integrada, garantindo a relevância e validade dos resultados. As eficiências energéticas e exergéticas encontradas foram de 92,9 por cento e 90,1 por cento. Os valores de eficiência são surpreendentes pois revelam que o forno em análise está otimizado. As otimizações foram conduzidas para examinar variações na massa de argônio, temperatura de entrada de argônio e potência ativa do eletrodo. As variações destes parâmetros revelaram pequenos impactos na eficiência do processo, proporcionando ideias para aprimoramentos efetivos. / [en] The optimization of industrial processes is an interesting strategy to mitigate the environmental impact of productive activities. It involves applying multidisciplinary knowledge to improve the efficiency of industrial processes, thereby reducing the consumption of natural resources, pollutant emissions, and material waste. Exergy analysis has been extensively addressed in the literature, with numerous studies focused on this topic. The most prevalent research areas include analyzing industrial processes, optimizing energy generation and distribution systems, and assessing energy efficiency in transportation systems and buildings. The literature provides various exergy analysis studies conducted for electric arc furnaces (EAF) used in steel production. However, there is a need for more research focused on applying exergy analysis to the ladle furnace (LF) refining process, which represents the second stage of secondary steel refining in the industry. A Python program using Jupyter Notebook was developed to calculate steel refinement s mass, energy, and exergy balances in a ladle furnace. Thermodynamic data were obtained from the SSUB3 database of Thermo-Calc. A semi-integrated steel mill provided the actual data used, ensuring the results relevance and validity. The energy and exergy efficiencies found were 92.9 percent and 90.1 percent, respectively. These efficiency values are surprising, as they reveal that the furnace under analysis is already optimized. Optimizations were conducted to examine variations in argon s mass and inlet temperature, as well as electrode active power. The parameters variations revealed minor impacts on process efficiency, providing insights for effective improvements.

Foram confeccionados 50 corpos de prova, divididos em 30 próteses totais superiores e 20 bases de provas permanentes, padronizados, para se avaliar a alteração dimensional da base de prova permanente, com dupla polimerização, processada em forno de microondas convencional; base de prova permanente com dupla polimerização, processada no método convencional; e a prótese total em uma única polimerização. Para essa análise, essas próteses foram divididas em 5 grupos: grupo I – prótese total convencional – banho de água (controle); grupo II – base de prova permanente processada convencionalmente; grupo III – base de prova permanente processada em forno de microondas convencional; grupo IV – prótese total superior padronizada com base de prova permanente processada convencionalmente, com as bases do grupo II; grupo V – prótese total superior com base de prova permanente, processada no forno de microondas convencional, com as bases de prova do grupo III. Para avaliar essa alteração foi usado o recurso do scaneamento da região posterior das próteses, “Post-dam", desses corpos de prova. Após esse processo, a imagem capturada foi levada para o programa Photoshop 8.0 determinando a região de avaliação. Após essa seleção, a imagem é acessada no CorelTrace 11 para ser transformada em preto e branco e vetorizada, sendo, então, levada para o CorelDraw 11 para ser feita a medição do espaço da região posterior, entre o modelo e a base de prova/prótese total, para permitir a análise dos valores da alteração dimensional dos corpos de prova em questão, após o processamento. Os resultados mostram que: 1) a diferença da variação média para os lados esquerdo, centro e direito, respectivamente, na ordem de décimos ou centésimos de milímetros, para o grupo IV e I (0,07; 0,08 e 0,09); para o grupo V e I (0,10; 0,32 e 0,25) e para o grupo V e IV (0,17; 0,24 e 0,16) não pode ser considerada relevante clinicamente para afetar o ajuste da prótese na boca e promover a ocorrência de maiores transtornos clínicos; 2) A alteração média das áreas do lado esquerdo e direito para o grupo I, II e IV obtiveram uma homogeneidade na alteração, diferindo os Grupos III e V em relação aos outros, não existindo porém, diferença significante a nível de 5% entre as áreas desses segmentos; 3) A análise da variância do índice da área dos cinco (5) grupos não apresentou resultado significante que desabonasse a utilização de qualquer um dos métodos para a confecção da prótese total. No entanto, mais estudos devem ser realizados com o intuito de se aprimorar o uso do forno de microondas para o processamentos da prótese. / The 50 samples of pattern maxillary complete denture were processed, divided in 30 maxillary complete denture and 20 permanent proof base, to evaluated of dimensional changes in the permanent proof base with twice polymerization, process in microwave oven, to compare with the others two groups, the complete denture with conventional process and the complete denture with permanent proof base with twice polymerization in a conventional process. To evaluated this complete dentures they were divided in 5 groups: group I – conventional complete denture; group II – proof base conventional process; group III – proof base in microwave process; group IV – complete denture using the proof base of the group, with the conventional process and the group; group V – complete denture using the proof base of the group III, microwave process. To evaluated this alteration used the scanner in the “Post-dam", in this samples. After this proceding the image was putting in the Adobe Photoshop 8.0 program to determinate what region was evaluated. After this selection, the image access in the CorelTrace 11 program and transformed in black and white, and after to access in the CorelDraw 11 that was measured the region between the cast and the complete/permanent proof base, to allow the analysis of the values the dimensional alteration of the proof body, after the process. The results show: 1) The linear dimensional alteration the difference mean variation for the left, center and right sides, respectively, it was in decimal order or centesimal of millimeters, for the group IV and I (0,07; 0,08 and 0,09); and for the group V and I were (0,10; 0,32 and 0,25) and for the group V and IV (0,17; 0,24 and 0,16) and it cannot be considered clinically relevant to affect the prosthesis adjustment in the mouth, and promote the occurrence of more clinical disruptions; 2) The dimensional alterations in the areas (left and right side) of the proof bodies of the three groups I, II and IV were uniform, and the groups III and V weren’t homogeneous, but there is not a statically significant difference, about 5%, between the segment left and right areas; 3) The variation of the area index about five groups there is not a statically significant that couldn’t use of the both method to build the complete denture. Although, more studies are important to realize with the objective to improve the use the microwave over to process the denture.