Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-04-15T20:36:34Z No. of bitstreams: 1 Fabiano Anderson Pedroso.pdf: 4283933 bytes, checksum: 9e8c395fe9319e367efba6745553280e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-15T20:36:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabiano Anderson Pedroso.pdf: 4283933 bytes, checksum: 9e8c395fe9319e367efba6745553280e (MD5) Previous issue date: 2013-01-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / PROSUP - Programa de Suporte à Pós-Gradução de Instituições de Ensino Particulares / A combustão em Leito Fluidizado (LF) é caracterizada por sua capacidade de redução das emissões de poluentes em relação aos métodos tradicionais de queima do combustível pulverizado. No Brasil, há um potencial de geração de energia em LF pela combustão do carvão mineral, dada a quantidade de reservas disponíveis, das quais mais de 99% se concentram nos estados do Rio Grande do Sul e de Santa Catarina. Dentre as tecnologias disponíveis para combustão e gaseificação em LF, destaca-se a de Leito Fluidizado Circulante (LFC), devido ao potencial de uso em gaseificação integrada a um ciclo combinado de conversão de energia (IGCC). No projeto, dimensionamento e operação de LFs, o entendimento do escoamento multifásico gás-sólido é de suma importância. As leis de escalonamento de Glicksman fornecem as regras necessárias para construção de leitos em escala com similaridade fluidodinâmica, permitindo reproduzir em escala piloto ou mesmo de laboratório a fluidodinâmica de um leito em escala industrial. Aliado a isso, a Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) vem se estabelecendo como uma poderosa ferramenta para a simulação dos processos em LFC. Portanto, o objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo computacional para a simulação da fluidodinâmica de LFCs utilizando o código livre MFIX e aplicar esse modelo para validação das leis de escala através da modelagem numérica de um LFC em escala real com validação experimental e um leito em escala reduzida de acordo com o conjunto simplificado. Para isso, foram desenvolvidos um leito em completa correspondência com o conjunto simplificado, seis leitos escalonados com alteração de parâmetros operacionais e um leito escalonado pelo conjunto completo das leis de escalonamento de Glicksman. O modelo computacional é baseado na abordagem Euler-Granular, em que as fases gás e sólido são consideradas como meios contínuos interpenetrantes. A fase sólida é modelada como um fluido cujo tensor tensão é construído de modo a descrever o escoamento da fase particulada conforme a teoria cinética dos escoamentos granulares (KTGF). O modelo físico aproximado para validação da simulação para a escala real foi o Terceiro Desafio promovido em parceria pela NETL e PSRI. Entre as escalas, foram comparados os perfis horizontal e vertical de fração volumétrica de gás; perfis horizontais de velocidade vertical adimensional dos sólidos e fluxo mássico adimensional de sólidos; perfil vertical de perda de carga adimensional e a evolução temporal da fração volumétrica de gás média. No presente estudo, os resultados permitiram verificar que, na modelagem numérica de uma escala reduzida a partir do conjunto simplificado das leis de escalonamento de Glicksman, a média do Erro Relativo Médio (ERM) ponderado sobre todos os perfis analisados apresentou um valor de 14,2% em relação a escala real, aceitável para esse tipo de sistema. Também se verificou que a diminuição do diâmetro das partículas em não conformidade com as leis de escala, em alguns dos perfis analisados, implicou em uma redução do ERM em comparação com aquele obtido pelos resultados do conjunto simplificado, devido a maior aproximação do diâmetro da partícula do valor determinado pelo conjunto completo. Em relação à comparação dos resultados obtidos pelo conjunto simplificado e completo das leis de escalonamento de Glicksman, confirma-se o esperado - uma maior correspondência para o leito escalonado pelo conjunto completo, com destaque à correta previsão do perfil horizontal do fluxo mássico adimensional de sólidos, não previsto pelo conjunto simplificado. Dessa forma, considera-se que o conjunto simplificado das leis de escala de Glicksman, dentro de suas limitações intrínsecas, fornece uma boa aproximação para o escalonamento de LFCs através da simulação numérica Euler-Granular. / Fluidized bed (FB) combustion has as main feature its capacity to reduce the release of pollutants in relation to conventional burning methods of pulverized fuel. Brazil has a potential in energy generation with FB through the combustion of coal, given the number of available reservoirs, of which 99% are located in the Southern states of Rio Grande do Sul and Santa Catarina. Among the available technologies for combustion and gasification on FB, we can highlight that of Circulating Fluidized Beds (CFB), given its use in Integrated Gasification Combined Cycles (IGCC). In the project, design and operation of FBs, the understanding of the gas-solid multiphase flow is highly important. Glicksman’s scaling laws provide the guidance needed for building beds in scale with fluid dynamics similarity, allowing the reproduction in pilot or even laboratory level of the fluid dynamics of a bed in industrial level. Along with that, Computational Fluid Dynamics (CFD) has established itself as a powerful tool in the simulation of CFB processes. Therefore, the aim of this paper is to develop a computational model for the simulation of CFBs fluid dynamics, using the MFIX code and to apply this model to the validation of scaling rules through the numerical modeling of a CFB in real scale with experimental validation and a bed in reduced scale according to a reduced set. For that to happen, a bed in fully correspondence wtih the reduced set, six scaled beds with alterations in their operational parameters, and a bed scaled by the full-set of Glicksman’s scaling laws have been developed. The computational model is based on the Euler-Granular Approach, in which the solid and gas phases are considered as interpenetrating continua. The solid phase is modeled as a fluid whose tensors are built in order to describe the flow of the granular phase according to the kinetic theory of granular flows (KTGF). The approximate physical model for the validation of this simulation to real scale was the Third Challenge held by NETL and PSRI. A comparison was made among the scales, one of the horizontal and vertical profiles of gas volume fraction; horizontal of vertical dimensionless speed of solids and dimensionless mass flux of solids; vertical of dimensionless pressure drop and the temporal evolution of the average gas volume fraction. In this study, the results allowed to verify that, in the numeral modeling of a reduced scale based on the reduced set of Glicksman’s scaling laws, the average of Relative Error (RE) considered over all the analyzed profiles showed a 14.2% value in relation to the real scale, which is acceptable for this kind of system. It has also been verified that the reduction in diameter of particles which were not suitable with the scaling laws, in some of the analyzed profiles, resulted in a reduction of RE when compared to that obtained through the results of the reduced set, due to a larger approximation of the particles diameter to the value determined by the full-set. Regarding the comparison of the results obtained through the reduced and full-set of Glicksman’s scaling laws, the most expected was confirmed – a larger matching for the bed scaled through the full-set, highlighting the correct prediction of the horizontal profile of the dimensionless mass flux of solids, which was not predicted by the reduced set. Thus, the reduced set of Glicksman’s scaling laws provides, within its inherent limitations, a good approximation for the scaling of CFBs through the Euler-Granular numerical simulation.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2012-11-29T18:10:47Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseExperimentalComportamento.pdf: 2526380 bytes, checksum: d85e8e196c29bde0ce4b0e538b9517ac (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2012-11-30T14:58:09Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseExperimentalComportamento.pdf: 2526380 bytes, checksum: d85e8e196c29bde0ce4b0e538b9517ac (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-30T14:58:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseExperimentalComportamento.pdf: 2526380 bytes, checksum: d85e8e196c29bde0ce4b0e538b9517ac (MD5) Previous issue date: 2011 / A linhaça é a semente da planta do linho (Linum usitatissimum L.), uma espécie polimorfa originária do linho, sendo considerada uma das 6 plantas atualmente reconhecidas pelo Instituto Nacional do Câncer dos Estados Unidos (US National Cancer Institute - NCI) por suas propriedades específicas no combate ao câncer. Parte desse reconhecimento deve-se a notável característica de ser a fonte mais rica de precursores de lignina (esteróide vegetal de ação análoga ao estrógeno de mamíferos) na dieta humana. A variedade utilizada neste trabalho foi a “Linseed” de cor marrom e o objetivo deste trabalho foi analisar a fluidodinâmica dessa partícula em leito de jorro, estabelecida pelas medidas de tomadas de queda de pressão no leito a partir das deflexões em relação às velocidades de ar crescente e decrescente, obtendo assim informações para a determinação de parâmetros correlacionados ao processo, como: velocidade de mínimo jorro, queda de pressão máxima, queda de pressão no jorro estável e queda de pressão no mínimo jorro. Estes valores foram comparados aos correspondentes valores obtidos por equações empíricas citadas na literatura. Foi também avaliado o comportamento da secagem da matéria prima, mediante um planejamento estatístico 22, tendo com as variáveis de entrada temperatura do gás (Tg) e o tempo de operação (t), para a quantificação das variáveis de resposta razão de umidade (Xr, adim.), germinação (G, %) e o índice de velocidade de germinação (IVG, t-1) e analisadas estatisticamente pelo planejamento fatorial completo com três repetições no ponto central. A cinética de secagem das sementes de linhaça, previamente umidificadas, foi realizada nas temperaturas de 45, 55 e 65 °C, e dentre os três modelos propostos, o modelo de Midilli et al., foi que melhor descreveu aos dados experimentais. Para os parâmetros fluidodinâmicos observou-se que a correlação de Gorshtein e Mukhlenov (1965) apresentou os menores desvios para queda e pressão de mínimo jorro e jorro estável, Abdelrazek (1969) apresentou o menor desvio para a velocidade no mínimo jorro e Pallai e Németh (1969) descreveu adequadamente a queda de pressão máxima. Foi observado que a carga de sementes e a temperatura exerceram influência significativa nos parâmetros fluidodinâmicos em leito de jorro. Com base na análise do planejamento estatístico proposto pode-se concluir que os parâmetros de entrada temperatura do gás e tempo de operação exerceram influência significativa sobre todas as variáveis de resposta, sendo observada influência quadrática das variáveis de entrada ao se observar a significância da curvatura sobre os parâmetros: Razão de umidade, Germinação e Índice de Velocidade de Germinação, propondo-se modelos representativos destes parâmetros com a presença da curvatura, apresentando um coeficiente de determinação (R2) superior a 99 %. / Flaxseed is the seed of the flax plant (Linum usitatissimum L.) is polymorphic native flax, and is considered one of the six plants currently recognized by the National Cancer Institute of the United States (U.S. National Cancer Institute - NCI) for their properties specific anti-cancer. Part of this recognition should be the remarkable characteristic of being the richest source of lignin precursors (vegetable steroid action analogous to the mammalian estrogen) in the human diet. The variety used in this work was the "Linseed" brown and objective of this study was to analyze the fluid-dynamics of spouted bed. The fluid-dynamics was defined by the measurements of the bed pressure drop as a function of the flow rate for different seeds loads, so getting information to determine parameters related to the process, such as: minimum spouting velocity, maximum pressure drop, stable spout pressure drop and minimum spouted pressure drop. These values were compared with the values obtained by empirical equations found in the literature. It was also studied the drying of raw material, through a full factorial design 22 with com three central point and the statistical analysis of the results were realized and the effects of independent variables spouting air temperature (Tg) and time (t) on the responses humidity ratio (Xr, adim.), germination (G, %) and germination speed index (GSI, t-1) were evaluated. The optimal operational point was determined as function of the entrance variables applying the concept of global desirability. The kinetics of drying was performed at temperatures of 45, 55 and 65 °C, and the Midilli et al. model showed the best fitting to the experimental data. For the fluid-dynamic parameters showed that the correlation of Gorshtein and Mukhlenov (1965) showed the lowest deviations for minimum spouted pressure drop and pressure drop in the steady spouted, Abdelrazek (1969) showed the smallest deviation to the minimum spouting velocity and Pallai and Németh (1969) described adequately the maximum pressure drop. It was observed that the mass of seeds processed and air-spouted temperature exerted a significant influence on fluid-dynamic. Based on the statistical analysis of experimental noticed that all variable Tg e t are statistically significant for the responses: humidity ratio, germination and germination speed index, proposing models representative of these parameters with the presence of curvature, obtaining the coefficient of determination (R2) greater than 99 %.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:08:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Breno Almeida Dornelas - parte 1.pdf: 376911 bytes, checksum: b45e88c007da3db1f74fa38428506e5c (MD5) Previous issue date: 2009-12-22 / A remoção eficiente de cascalhos ainda é um desafio na perfuração de poços para produção de óleo e gás. O ponto crítico corresponde ao estágio horizontal da perfuração que intrinsecamente tende a formar um leito de partículas sedimentadas na parte inferior do poço em perfuração. A erosão desse leito de cascalhos oriundos do solo perfurado depende principalmente da tensão de cisalhamento promovida pelo escoamento do fluido de perfuração. Utilizando uma bancada experimental, composta de sistema para circulação de fluidos, caixa de cascalhos, unidade de bombeio e equipamentos de medição, investiga-se a tensão de cisalhamento mínima necessária para a erosão de um leito em função das propriedades do fluido e das partículas do leito. A área de observação consiste de uma caixa abaixo da linha de escoamento, para partículas calibradas de areia, em um duto de acrílico. Para as medições iniciam-se as bombas com baixa rotação e são feitos incrementos de freqüência. A cada patamar de freqüência são capturadas imagens de partículas carreadas pelo escoamento, registrando a vazão estabelecida. Com a análise do processamento das imagens define-se o momento em que o carreamento das partículas deixa de ser aleatório e esporádico e começa a ser permanente. A tensão de cisalhamento é determinada pela Correlação PKN (de Prandtl, von Kármán e Nikuradse) a partir da vazão mínima necessária para o arraste. Os resultados são obtidos para o escoamento de água e de solução águaglicerina / The efficient hole cleaning is still a challenge in the wellbore drilling for production of oil and gas. The critical point is the horizontal drilling that inherently tends to produce a bed of sediment particles at the bottom of the well. The erosion of this cuttings bed depends mainly on the shear stress promoted by the flow of drilling fluid. The shear stress required to drag cuttings bed is investigate according to the fluid and particles properties, using an experimental assembly, composed of a loop for circulation of fluids, of a particle box, of a pump system, camera and measuring equipment. The area of observation consists of a box below the line of flow, for calibrated sand particles, in an acrylic duct. The test starts with the pumps in low frequency and are made the increments. At each level of frequency are captured images of particles carried and it is records the established flow rate. The erosion criteria is defined when the drag particle no longer be random and sporadic, and begins to be permanent. The shear stress is determined by the PKN correlation (by Prandtl, von Kármán, and Nikuradse) from the minimum flow rate necessary to start the erosion process. Results were obtained for the flow of water; and of water and glycerin solution

Orientador: Luiz Roberto Carrocci / Banca: Ivonete Ávila / Banca: Maurício Zanardi Araújo / Banca: Marco Antonio Rosa do Nascimento / Banca: Valesca Alves Correa / Resumo: O leito fluidizado é uma importante operação unitária de grande interesse na indústria química, geração de energia, extração e refino do petróleo, entre outros. As muitas aplicações do leito fluidizado na indústria e a demanda constante de melhorias na eficiência do processo de fluidização, tem produzido um aumento no número de trabalhos envolvendo simulações numéricas do escoamento gás-sólido em leito fluidizado através de CFD. Na simulação numérica, ainda não existe consenso na seleção de um modelo de arrasto e na definição de um valor adequado para o coeficiente de restituição. Nesta tese investiga-se a influência de diferentes modelos de arrasto e do coeficiente de restituição; sobre a fluidodinâmica do escoamento gás-sólido em leito fluidizado, através de simulações numéricas. Para isto é usado um modelo baseado na abordagem Euleriana-Euleriana considerando um leito fluidizado bidimensional, o qual será resolvido usando o codigo livre MFIX. Para avaliar os modelos de arrasto, os resultados numéricos são validados por meio da determinação dos dados experimentais de Taghipour et al. (2005), o qual apresenta parâmetros de projeto de leito fluidizado, tais como a queda de pressão, expansão do leito, velocidade mínima de fluidização e distribuição das fases. Estudou-se também o efeito do coeficiente de restituição sobre a fluidodinâmica do escoamento, através do desenvolvimento de uma correlação em função da fração de vazio. Os resultados demonstram que o modelo de arrasto têm uma influência muito grande na determinação das variáveis de projeto de leito fluidizado. No estudo, um grupo de modelos representam adequadamente a fluidodinâmica, sendo que o modelo de arrasto de Gidaspow (1994) foi o que mais se aproximou aos resultados experimentais. Foram desenvolvidas simulações ... ( Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Fluidized bed is an important unit operation of great interest in petroleum, chemical, metallurgical and energy industries. The large number of applications of fluidized bed in the industry and constant demand for improvements in the efficiency of the fluidization process, has produced an increase in the number of studies involving numerical simulations of gas-solid flow in fluidized bed through CFD. In numerical simulation, there is not yet an agreement on the selection of a drag model and in defining a suitable value for the coefficient of restitution. The purpose of this work was to study the influence of different drag models and restitution coefficient on the hydrodynamics of gas-solid flow in fluidized-bed, through numerical simulations. It is used a model based on the Eulerian-Eulerian approach considering a two-dimensional fluidized bed, which will be resolved using the open source MFIX code. To evaluate drag models, numerical results will be validated through the determination of the experimental data of Taghipour et al. (2005), which presents fluidized bed design parameters, such as fluidization curve, bed expansion, minimum fluidization velocity and void fraction profiles. It was also studied the effect of restitution coefficient on the hydrodynamics, through the development of a correlation in function of void fraction. The results demonstrated that drag model have an great influence in fluidized bed design parameters determination. In this study, a group of models were able to represent adequately the hydrodynamics, however Gidaspow (1994) drag model was the most accurate to represent the experimental data. Simulations were carried out considering restitution coefficient as a function of void fraction and using Gidaspow (1994) drag model. The simulation results obtained was able to improve the prediction of void fraction profile / Doutor

O presente trabalho mostra a investigação da influência da temperatura sobre a absorção de SO2 por calcários na combustão de carvão mineral em reator de leito fluidizado atmosférico. Introduz-se bateladas de carvão no reator fluidizado com ar pré-aquecido a temperaturas entre 700 e 900ºC, e a combustão se desenvolve produzindo gases contendo SO2. Bateladas de calcário são injetadas para absorção do SO2. Considera-se duas situações distintas: injeção simultânea de carvão e calcário e injeção defasada. Na primeira situação investiga-se sulfatação direta, enquanto na segunda estuda-se sulfatação com o calcário previamente calcinado. Utiliza-se um carvão energético CE4500 procedente de Criciúma-SC, e dois tipos de calcário : um calcítico procedente de Itaú-MG, outro dolomítico de Ipeúna-SP. Os resultados mostram absorção de SO2 mais eficiente quando os calcários são previamente calcinados. As máximas conversões são observadas em temperaturas em torno de 800ºC. / This work shows the investigation about the influence of temperature on the absorption of SO2 by limestones in atmospheric bubbling fluidized bed combustion of mineral coal. Batches of coal are introduced into the reactor fluidized by air pre-heated at temperatures between 700 and 900ºC, and the combustion develops producing gases containing SO2. Batches of limestone are injected for sulfur absorption. Two distinct situations are considered: simultaneous and non-simultaneous injection of coal and limestone. In the first situation direct sulfation is investigated, while in the second situation sulfation is carried out by pre-calcined limestone. A CE4500 energetic coal from Criciúma-SC is used, alongside with two types of limestone : a calcitic limestone from Itaú-MG, and a dolomite from Ipeúna-SP. The results show that tha absorption of SO2 is more efficient for limestones previously calcined. The maximum conversions were observed for temperatures around 800ºC.

Visando ampliar as rotas de produção de biodiesel, o objetivo deste trabalho foi utilizar uma tecnologia alternativa para a produção de biodiesel por via enzimática. Neste processo, células do fungo Mucor circinelloides URM 4182 foram cultivadas em meio apropriado, imobilizadas in situ em espuma de poliuretano e utilizadas diretamente como biocatalisador na síntese de ésteres de ácidos graxos em reações de transesterificação do óleo de coco usando etanol como agente acilante. O trabalho experimental foi desenvolvido em 4 etapas. Inicialmente, as propriedades bioquímicas do biocatalisador foram determinadas, incluindo valores ótimos de pH (7,3) e temperatura (40° C) e constantes cinéticas (Vmax= 610 U/g e Km= 263 mM). Na segunda etapa foram realizados testes utilizando reatores de tanque agitados operados em regime descontínuo confirmando a eficiência do M. circinelloides UMR 4182 para converter os ácidos graxos presentes no óleo de coco em ésteres correspondentes (rendimento de transesterificação da ordem de 96% em 144 horas). Com objetivo de aumentar a produtividade do sistema, na terceira etapa, estudos foram conduzidos em reator de leito fixo operando em fluxo contínuo empregando dois reatores (A e B) com diferentes relações geométricas altura/diâmetro (l/d=4,2 e l/d=14). Avaliou-se inicialmente no reator A o comportamento do sistema para substratos preparados em diferentes razões molares (1:6, 1:8 e 1:10 óleo/álcool). Comparativamente os rendimentos mais elevados (da ordem de 62%) foram obtidos para substratos preparados na razão molar de 1:8 (óleo/álcool), indicando a necessidade de investigar outros parâmetros do processo. A presença de caminhos preferenciais detectada visualmente no reator A pela injeção do corante lipossolúvel indicou limitações de transferência de massa, justificando a baixa conversão em ésteres de etila. Em seguida, mediante a avaliação da geometria dos reatores, foi selecionado o reator B (volume útil - 286 mL) para determinar a influencia do tempo espacial (60, 70 e 80 horas) no desempenho do processo utilizando a condição pré-estabelecida, etanol em excesso na razão molar 1:8 (óleo/etanol). O melhor desempenho do reator foi constatado para tempo espacial de 80h (vazão volumétrica = 0,06 mL.min-1). Nessa condição, 92,7 ??1,5% dos ácidos graxos presentes no óleo de coco foram convertidos nos ésteres de etila correspondentes, alcançando uma produtividade média de 51,0 ??1,4 mgéster.g-1meio.h-1 e fornecendo uma operação estável do sistema por 25 dias. As amostras purificadas apresentaram valores de viscosidade 5,14 mm2/s e teores residuais de monoglicerídeos (3,2 m/m%) e diglicerídeos (3,4 m/m%). Na quarta etapa foram realizados testes em reatores agitados operados em regime descontínuo na presença de solvente (terc-butanol e/ou líquido iônico), em diferentes proporções (10 - 50%). Os resultados foram comparados com a reação conduzida na ausência de solvente que apresentou baixa velocidade de reação e rendimento reduzido (44,5% em 6 dias de reação). Ambos os solventes aumentaram as conversões e velocidades de reação; no entanto, terc-butanol apresentou melhor desempenho em menor proporção (15%). Nessa condição, rendimentos da ordem de 96% foram alcançados em 96 horas, provavelmente devido à polaridade moderada e baixa viscosidade deste solvente que dilui o glicerol acumulado no suporte e melhora a transferência do substrato para o interior das células imobilizadas, impedindo a inibição da enzima por limitação da transferência de massa. De forma geral, os resultados foram promissores e demonstraram a potencialidade das células íntegras de M. circinelloides URM 4182 imobilizada em poliuretano para mediar a síntese de biodiesel em um reator de leito fixo em fluxo contínuo. / Aiming at expanding routes for biodiesel production, the goal of this work was to use an alternative technology for the production of biodiesel by enzymatic route. In this case, whole-cells from filamentous fungus Mucor circinelloides URM 4182 were growth in appropriate medium, simultaneously immobilized on low-cost support and used directly as a biocatalyst in the transesterification reactions of coconut oil using ethanol as the acylating agent. The experimental work was carried out in four steps. Initially, the biochemical properties of the immobilized biocatalyst were determined, including values for optimum pH (7.3) and temperature (40 °C) and kinetics parameters (Vmax 610 U/g and Km= 263 mM). Following this, tests were carried out in stirred batch reactors confirming the efficiency of M. circinelloides URM 4182 to produce biodiesel from coconut oil (96% in 144 hours). However, the low productivity attained motivated the replacement of the batch system for packed bed reactor operating under continuous flow using two reactor (A and B) having different geometric relations height/diameter (l/d = 4.2 and l/d = 14). Initially, the performance of the reactor A was assessed for substrates at different molar ratios (1:6, 1:8 and 1:10 oil/alcohol). Comparatively the best conversion (62%) was achieved for substrate at molar ratio of 1:8 (oil/alcohol); suggesting the need to investigate other process parameters to overcome such limitations. The presence of preferential paths visual detected for Reactor A by tracer assay indicated severe mass transfer limitations, justifying the low conversion attained in ethyl esters. Following this, Reactor B was selected to run the continuous experiments using substrate at pre-established condition (molar ratio oil/ethanol 1: 8) under different space times (60, 70, and 80 hours). Better reactor performance was found for space time of 80 h (volumetric flow = 0.06 mL min-1). In this condition, 92.7±1.5% of the fatty acids present in the coconut oil have been converted into the corresponding ethyl esters, reaching an average volumetric productivity of 51.0 ??1.4 mgester.g-1medium.h-1 with no significant reduction in the efficiency during 25 days. The purified samples presented values of 5.14 viscosity mm2/s and residual levels of monoglycerides (3.2 wt %) and diglycerides (3.4 wt%). In the fourth step, transesterification reactions were performed in stirred tank reactors in the presence of solvent (tert-butanol and/or Ionic Liquid) at different proportions (10-50%) in relation to the total weight oil and ethanol. The results were compared with the reaction carried out in the absence of solvent which has low reaction rate and reduced yield (44.5% in 6 days of reaction). Both solvents enhanced the transesterification yields and reaction rates; however tert-butanol showed better performance at lower proportion (15%). Under this condition, yields in the order of 96% were attained in 96 hours, probably due to the moderate polarity and lower viscosity of this solvent which dilutes the glycerol accumulated in support and improved the substrate transfer into the interior of the immobilized cells by preventing the enzyme inhibition by limitation of the mass transfer. Overall, the results were promising and showed the potential of whole-cells from M. circinelloides URM 4182 immobilized in polyurethane to mediate the synthesis of biodiesel in a continuous packed bed reactor.

O presente trabalho teve como objetivo aprimorar a síntese de biodiesel por via enzimática empregando óleo de babaçu pela rota etílica. A motivação do uso do óleo de babaçu é referente ao seu forte potencial para a produção de combustível, tendo em vista que é de baixo custo e abundante em localidades carentes de fontes de energia, o que estimula a realização de pesquisas nesta área, procurando benefícios ambientais, energéticos e econômicos. Para atingir o objetivo proposto, teve-se como proposta a transesterificação do óleo de babaçu com etanol mediada pela enzima lipase em fluxo contínuo empregando reator de leito fixo. A enzima selecionada para condução dos experimentos foi a lipase microbiana de Burkholderia cepacia (lipase PS) imobilizada covalentemente em matriz híbrida sílica-PVA com comprovada eficiência na síntese de biodiesel a partir de diferentes matérias-primas lipídicas. Todos os experimentos foram efetuados na ausência de solventes a 50?C. A parte experimental foi iniciada pelos testes comparativos de desempenho da montagem experimental proposta utilizando a preparação de lipase previamente selecionada e a lipase Novozym® 435 disponível comercialmente na forma imobilizada, de comprovada eficiência para utilização em reatores de leito fixo. Os resultados indicaram que ambas as preparações de lipase são adequadas para catalisar a síntese de biodiesel em regime contínuo, entretanto a grande limitação de operação do reator está relacionada com a elevada composição em ácidos graxos saturados (? 83%) na matéria-prima lipídica, que acarreta entupimentos nas conexões e obstrução do leito. Para contornar as limitações identificadas foi proposto um sistema de aquecimento para manter constante a temperatura na faixa requerida (45-50?C) em todo o aparato experimental. O desempenho do reator (diâmetro interno X altura: 15 mm X 210 mm) foi avaliado para substratos constituídos de óleo de babaçu e etanol em duas razões molares (1:7 e 1:12), definindo os limites de operação em termos de vazão do substrato. Foi quantificado o desempenho do sistema para 4 diferentes vazões volumétricas correspondendo a tempos espaciais entre 7 a 13h e determinadas para cada condição a influência do tempo espacial na concentração de ésteres de etila formados, rendimentos de transesterificação e produtividade. A razão molar entre os materiais de partida interferiu de maneira marcante no alcance de elevadas conversões dos ácidos graxos presentes no óleo de babaçu em seus ésteres de etila correspondentes, sendo o sistema maximizado para substratos contendo maior excesso de etanol (razão molar óleo: etanol de 1:12). Nessas condições, o funcionamento do sistema foi comprovado quantitativamente para tempos espaciais no reator iguais ou superiores a 11h, fornecendo rendimentos de transesterificação médios de 95,00 ? 4,68 % e produtividade de 54,80 ? 2,70 mgéster.gmeio-1.h-1. A lipase PS imobilizada em SiO2-PVA foi estável quanto a suas características morfológicas e catalíticas revelando tempo médio de meia-vida (t1/2) de 40 dias, sendo ainda possível sua reutilização em um novo ensaio. As características globais do desempenho do sistema contínuo proposto tornam atrativo a continuidade dos estudos em escala ampliada de processo, entretanto recomenda-se a utilização de óleos vegetais com menor teor de ácidos graxos saturados. / The purpose of this work was to enhance the enzymatic synthesis of biodiesel from babassu oil by ethanolic route. Babassu oil was chosen as a feedstock due to its potential for fuel production, including low cost and availability in regions where energy sources are needed; stimulating the developing of research projects looking for environmental, energetic and economical benefits. To attain this purpose, the transesterification reaction of babassu oil with ethanol was mediated by the enzyme lipase on packed bed reactor running on continuous mode. The selected enzyme was the microbial lipase from Burkholderia cepacia (lipase PS) covalent immobilized on hybrid matrix silica-PVA (SiO2-PVA) which showed already satisfactory performance in the biodiesel synthesis from different lipidic feedstocks. The experiments were carried out in solvent free system at 50°C. The experimental work was started by performing comparative tests of the proposed experimental assembly, using the previously selected lipase preparation and a commercial available immobilized lipase Novozym® 435, which has consistent high performance to be used on fixed packed reactors. The results indicated that both lipase preparations are able to catalyze the biodiesel synthesis under continuous operation; however limitations were found to maintain stable operation. This was related to the high concentration of saturated fatty acids (83%) present in the feedstock, which blocked the tube connections and led to bed obstruction. To overcome these limitations, a warming system was proposed to ensure constant the temperature at the required range (45-50°C) in the entirely experimental apparatus. The performance of the reactor (inner diameter X height: 15 mm X 210 mm) was evaluated for substrates composed by babassu oil and ethanol in two molar ratios (1:7 e 1:12), determining its operation limits in terms of substrate flow rate. The system performance was quantified for four different flow rates corresponded to spatial times between 7 and 13 h. For each condition, the influence of spatial times in the ethyl esters formation, transesterification yields and productivities were determined. The raw materials molar ratio interfered, in a remarkable way, the conversion of babassu oil into the correspondent ethyl esters and the system was optimized for the substrates containing high excess of ethanol (oil-to-ethanol molar ratio of 1:12). In these conditions, the reactor operation was demonstrated for spatial times higher than 11h, attaining transesterification yields of 95,00 ? 4,60% and productivities of 54,80 ? 2,70 mgesters.gmedium-1.h-1The lipase PS immobilized on SiO2-PVA was found to be stable regarding its morphological and catalytic characteristics, showing half-life time (t1/2) of 40 days. The immobilized enzyme can be also reused in a new run and the presence of substrate containing high ethanol levels did not affected the lipase stability. The performance characteristics of the proposed continuous system made attractive to develop further studies aiming at scaling up the process, however it is recommended to use vegetable oils having lower saturated fatty acids levels.

A fluoxetina, fármaco inibidor seletivo da recaptação de serotonina (ISRS), tem sido amplamente utilizada no tratamento da depressão. Este antidepressivo possui diversos efeitos sobre o sistema cardiovascular podendo alterar a função cardíaca e a inibição da função de diversos receptores e canais iônicos diretamente envolvidos na regulação do tônus vasomotor. Crestani et al. (2011) demonstraram que ratos tratados cronicamente com fluoxetina exibem aumento da pressão arterial e redução do componente simpático do baroreflexo. Estes resultados sugerem aumento do tônus vasomotor e desequilíbrio de fatores responsáveis por sua regulação. A hipótese do trabalho é que o tratamento crônico com fluoxetina aumentará a reatividade vascular a estímulos contráteis e diminuirá para estímulos relaxantes. Portanto o objetivo do presente trabalho foi investigar se o tratamento crônico com fluoxetina promove alterações de reatividade no leito mesentérico arterial isolado de ratos e em artérias mesentéricas isoladas. Foram utilizados ratos Wistar (230-270 gr) divididos em 2 grupos: (I) veículo (água por 21 dias) e (II) fluoxetina crônico (fluoxetina 10 mg/kg/dia por 21 dias na água de beber). Protocolos de reatividade vascular da artéria mesentérica de resistência e do leito arterial mesentérico (LAM), de expressão gênica e proteica de componentes das vias de sinalização envolvidos nestas respostas foram realizados. O tratamento crônico com fluoxetina promoveu redução da resposta contrátil a fenilefrina. Este resultado foi associado a uma menor expressão de tirosina hidroxilase e recaptação de noradrenalina nas terminações simpáticas do LAM. A sinalização da ERK1/2 também foi diminuída. Em contraste, houve aumento da resposta contrátil ao cloreto de potássio, sem alteração da contração a estimulação elétrica periarterial. O tratamento com fluoxetina promoveu ainda aumento de óxido nítrico (NO), maior fosforilação do resíduo serina1177 da eNOS e sensibilidade dos canais para K+ ativados por ATP (KATP). Em conclusão, a fluoxetina promove redução da resposta contrátil no LAM devido ao aumento de NO e participação de canais para K+. Além disso, a regulação negativa da liberação de noradrenalina e da sinalização da ERK1/2 pode contribuir para a menor resposta contrátil no músculo liso vascular. O aumento da resposta relaxante na artéria mesentérica de resistência pode ser mediado pelo aumento de NO, maior fosforilação da eNOS e ativação de canais para KATP . / Fluoxetine, a selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI) drug, has been widely used in the treatment of depression. This antidepressant has several effects on the cardiovascular system and may alter cardiac function and also inhibits the function of several receptors and ion channels directly involved in the regulation of vasomotor tone. Crestani et al. (2011) reported that rats chronically treated with fluoxetine exhibit increased blood pressure and reduced sympathetic component of the baroreflex. These results suggest increased vasomotor tone and imbalance of factors responsible for its regulation. We hypothesize that the chronic treatment with fluoxetine will increase vascular reactivity to contractile stimulus and will reduce to relaxant stimulus. Therefore the objective of this study was to investigate whether chronic treatment with fluoxetine promotes changes on the reactivity of isolated mesenteric arterial bed and resistance mesenteric arteries from rats. Wistar rats (230-270 g) were used and divided in two groups: (I) vehicle (water for 21 days) and (II) chronic fluoxetine (fluoxetine 10 mg/ kg/ day for 21 days in drinking water). Protocols of vascular reactivity were performed on resistance mesenteric arteries and mesenteric arterial bed (MAB). In addition, gene and protein expression of the signaling pathways involved in these responses was evaluated. Chronic treatment with fluoxetine decreased contractile response to phenylephrine. This result was associated with reduced tyrosine hydroxylase expression as well as noradrenaline (NA) reuptake in MAB sympathetic nerve endings. Similarly, ERK 1/2 signaling was decreased. In contrast, fluoxetine treatment increased contractile response to potassium chloride (KCl) without changing the electric field stimulation-(EFS)-induced contraction. Fluoxetine treatment also increased nitric oxide (NO), the phosphorylation levels of eNOS at serine1177 residue and KATP channels sensitivity. In conclusion, fluoxetine promotes reduction of the contractile response in MAB due to increase in NO and K+ channels contribution. In addition, negative regulation of NA release and ERK 1/2 signaling may contribute to decrease smooth muscle contractile response. Increased resistance mesenteric artery relaxant response may be mediated by increased NO, eNOS phosphorylation and KATP channels activation.

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Modelagem de dois fluidos é largamente aplicada para simular escoamentos gássólido em risers de leitos fluidizados circulantes. As atuais simulações são de grandes clusters (SGC), executadas em domínios reais com malhas numéricas grosseiras, ou simulações sub-malha, executadas em malhas numéricas refinadas em domínios reduzidos. O propósito das simulações sub-malha é principalmente produzir dados de meso-escala a serem aplicados em simulações de grandes clusters. A atual literatura apresenta apenas umas poucas simulações sub -malha de escoamentos gás-sólido em risers aplicando modelagem de dois fluidos, todas para condições típicas de reatores de leito fluidizado circulante de craqueamento catalítico. Neste trabalho realizou-se uma simulação sub-malha para esta condição, e também para uma outra condição típica de reatores de leito circulante para combustão/gaseificação. Correlações teóricas derivadas da teoria cinética dos escoamentos granulares (TCEG) foram aplicadas para determinar a pressão e as viscosidades da fase sólida. Considerou-se um domínio de pequenas dimensões sob condições de contorno periódicas, aplicando-se malhas numéricas refinadas. Os resultados das simulações foram comparados entre si, com outros resultados de simulação de literatura, e com dados experimentais. Então, a correção das simulações foi abordada em vista dos dados empíricos disponíveis. / Two-fluid modeling is widely applied to simulate gas-solid flows in risers of circulating fluidized beds. Current simulations are either large cluster simulations (LCS), performed in real domains under coarse numerical meshes, or sub-grid simulations, performed in reduced domains under refined numerical meshes. The purpose of subgrid simulation is mostly to provide meso-scale data to be applied in large cluster simulations. The up to date literature presents only a few sub -grid simulations of gassolid flows in risers applying two-fluid modeling, all of them for conditions typical of catalytic cracking circulating fluidized bed reactors. In the present work a sub-grid simulation was performed for this condition, as well as for a condition typical of circulating fluidized bed coal combustion/gasification reactors. Theoretical correlations derived from the kinetic theory of granular flows (KTGF) were applied to determine pressure and viscosities of the solid phase. A small size domain was considered under periodic boundary conditions, and a refined numerical mesh was applied. The results of the simulations were compared to each other, to other literature results of simulation, and to experimental data. Then, the accuracy of the simulations was addressed in view of the available empirical data.