Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-06-23Bitstream added on 2014-06-13T20:00:02Z : No. of bitstreams: 1 silva_am_me_guara.pdf: 2611520 bytes, checksum: 4ed9180c920917190d4d02d7ae6dd990 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta um estudo da queima de material combustível sólido injetado nas ventaneiras de um alto forno. O estudo é baseado na queima de carvões minerais e misturas considerando as reações de combustão, os parâmetros da qualidade do carvão (teor em material volátil, cinzas, carbono e oxigênio) e a análise micro-estrutural dos resíduos gerados após a queima no simulador de combustão, montado no centro de pesquisas da Companhia Siderurgica Nacional. Foi avaliada a taxa de reação do carbono dos carvões e misturas queimadas em uma termo balança. Ficou confirmado no estudo que a taxa de substituição do coque metalúrgico pelo carvão queimado no alto forno é influenciada pela eficiência de queima e que, por sua vez, é significativamente dependente das suas propriedades e das condições operacionais do alto forno. Através dos resultados obtidos ficou comprovado que os carvões com alto teor em matéria volátil queimam com maior eficiência quando comparados com os carvões de médio e baixo voláteis, porém devido ao menor teor em carbono, a sua taxa de substituição foi menor quando comparada com os carvões baixo e médio voláteis. Os carvões com maior eficiência de queima e reatividade apresentaram menor taxa de substituição nos altos fornos, quando comparados com as misturas. A análise micro-estrutural realizada nos carvões e misturas confirmou a maior eficiência de queima nos carvões mais reativos. Quanto ao coque verde de petróleo, este se mostrou de baixa eficiência de queima; porém, quando misturado a carvões de elevada reatividade, o mesmo apresentou uma eficiência de queima significativamente maior. Os resultados tanto de qualidade de ferro gusa quanto da redução de consumo de combustível nos altos fornos foram satisfatórios quando se injetou a mistura com 50% de participação. / This work presents a study on combustion of solid fuel injected in blast furnace tuyeres. The study is based on the combustion of mineral coals and blends considering the combustion reactions, the coal quality parameters (volatile matter, ash, carbon and oxygen content) and the micro structural analysis of the residues generated after coals and blends be burned it in the simulator, set up in the National Steel Company research center. The reaction rates of carbon for the coals and blends burned in a thermo balance were evaluated. It was confirmed in the study that the rate of coke replacement for the coal burned in the blast furnace is strongly influenced by the combustion efficiency, which is significantly dependent on properties and on operational conditions of the furnace. It was proven, with the obtained results, that the high volatile coals burn with higher efficiency when compared to medium and low volatile coals, but due to the lower carbon content, its replacement rate was lower when compared with low and medium volatile coals. The coals with larger combustion efficiency and reactivity presented lower replacement rates in the blast furnace, when compared with the coal blend. Micro structural analysis conducted in the coals and blends confirmed higher combustion efficiencies in more reactive coals. In relation to the green petroleum coke, it presented low combustion efficiences. However, when mixed with high volatile and high reactivity coals, its combustion efficiency was significantly increased. The results relative to the quality of the hot metal and to the reduction of fuel consumption in the blast furnace, when the blend had injected with 50% of the petroleum coke, were satisfactory.

Este trabalho tem como objetivo estudar as modificações introduzidas, ao longo de sucessivas versões, nos modelos empíricos do programa computacional FRAPCON utilizado para a simulação do comportamento sob irradiação de varetas combustíveis de Reatores a Água Leve Pressurizada (Pressurized Water Reactor - PWR) em regime de estado estacionário e sob condições de alta queima. No estudo, foram analisados os modelos empíricos utilizados pelo FRAPCON e que são apresentados em sua documentação oficial. Um estudo bibliográfico foi conduzido sobre os efeitos da alta queima em combustíveis nucleares visando melhorar o entendimento dos modelos utilizados pelo FRAPCON nestas condições. Foram feitas simulações do comportamento sob irradiação de uma vareta combustível típica de um reator PWR utilizando as versões 3.3, 3.4 e 3.5 do FRAPCON. Os resultados apresentados pelas diferentes versões do programa foram comparados entre si de forma a verificar as consequências das mudanças de modelo nos parâmetros de saída do programa. Foi possível observar que as modificações introduzidas trouxeram diferenças significativas nos resultados de parâmetros térmicos e mecânicos da vareta combustível, principalmente quando se evoluiu da versão FRAPCON-3.3 para a versão FRAPCON-3.5. Nessa ultima versão, obteve-se menores temperaturas na vareta combustível, menores tensões e deformações no revestimento, menor espessura da camada de oxido formada no revestimento a altas queimas na vareta combustível. / This work studies the modifications implemented over successive versions in the empirical models of the computer program FRAPCON used to simulate the steady state irradiation performance of Pressurized Water Reactor (PWR) fuel rods under high burnup condition. In the study, the empirical models present in FRAPCON official documentation were analyzed. A literature study was conducted on the effects of high burnup in nuclear fuels and to improve the understanding of the models used by FRAPCON program in these conditions. A steady state fuel performance analysis was conducted for a typical PWR fuel rod using FRAPCON program versions 3.3, 3.4, and 3.5. The results presented by the different versions of the program were compared in order to verify the impact of model changes in the output parameters of the program. It was observed that the changes brought significant differences in the results of the fuel rod thermal and mechanical parameters, especially when they evolved from FRAPCON-3.3 version to FRAPCON-3.5 version. Lower temperatures, lower cladding stress and strain, lower cladding oxide layer thickness were obtained in the fuel rod analyzed with the FRAPCON-3.5 version.

Um dos principais entraves na cultura da cana-de-açúcar quanto à sustentabilidade do solo é o manejo da cultura e da colheita. O objetivo deste estudo foi avaliar os estoques de C e sua dinâmica em diferentes frações da MOS (matéria orgânica do solo) em áreas cultivadas com cana-de-açúcar sob os manejos com e sem queima e, sob adubação orgânica com diferentes períodos de adoção (4 e 12 anos), tendo uma área de vegetação nativa (Cerradão) como referência. As áreas localizam-se em Goianésia-GO, sendo todas representativas da classe dos Latossolos Vermelho-Amarelo distróficos. Foram avaliados os teores de C e N do solo e seus respectivos estoques, além dos teores de C e N e, das abundâncias isotópicas do 13C e 15N para as frações organominerais < 53 ?m, 75-53 ?m e 2000- 75 ?m (fração orgânica e organomineral) da MOS. De posse desses resultados, objetivou-se simular a capacidade máxima de acúmulo de C, a partir do modelo Century, enfatizando os manejos avaliados e texturas de solos contrastantes. Os teores de C foram maiores para o manejo orgânico-4, em relação às demais áreas de cana-de-açúcar avaliadas. Os estoques de C e N foram maiores para as áreas em que o teor de argila foi superior; com queima e orgânica-4. Devido as diferenças entre texturas foram calculados os estoques em função dos ajustes quanto à massa de solo e teores de argila, utilizando-se como referência a vegetação nativa. Dessa forma os maiores estoques foram observados para o manejo orgânica-12. Os resultados para o conteúdo de C da biomassa microbiana (C-BM) mostrou aumento dos em função da melhoria do manejo. Em relação aos teores de C e N das frações da MOS, os manejos orgânicos (orgânica-12 e -4) resultaram nos maiores valores observados, principalmente para a fração organomineral <53 ?m à 5 cm de profundidade. Tais resultados refletiram diretamente sobre os valores de 13C, sua respectiva proporção de C derivado do resíduo C4 e, do 15N, indicando, respectivamente, maior acúmulo e proporção de C proveniente da cultura de canade- açúcar nas frações da MO, além de evidenciar, a partir do 15N, comportamento, quanto ao grau de humificação da MO, mais próximo ao observado para a vegetação nativa. Os resultados do estudo de modelagem enfatizaram a importância da textura do solo bem como as práticas de manejo para o acúmulo de C no solo. Os sistemas de manejo conservacionistas ao contrário da queima resultaram em estoques de C superiores em 78 % e 98 %, quando simulado solo com maior e menor teores de argila, respectivamente. Os resultados suportaram o uso do modelo Century em aplicações práticas de acúmulo de C em solos cultivados com cana-deaçúcar, principalmente, para os estoques de C e os ?13C dos solos avaliados, indicando que o modelo Century pode ser uma importante ferramenta para estabelecer estratégias apropriadas de manejo para aumentar os estoques de C do solo ao longo do tempo. O longo período de avaliação mostrou que conceitos, como o \"steady state\" de C no solo, podem ser investigados via modelagem, como pelo uso do modelo Century. A partir desse estudo foi possível concluir que práticas de manejos conservacionistas tendem a aumentar os estoques de C e N do solo ao longo do tempo e, que esse aumento é fortemente influenciado pelo teor de argila no solo. / One of the main obstacles of sugarcane production in the soil sustainability is the crop management and harvesting. The aim of this study was to evaluate the carbon (C) stocks and dynamics in different SOM fractions in sugarcane systems with or without burning, and under organic fertilization with different periods of adoption (4 and 12) and an area of native vegetation (Cerradão) used as a reference. The study areas are located in Goianésia, GO, all representatives of Latossolos Vermelho-Amarelo distróficos (Oxisols Hapludox distrofic). We evaluated C and N soil contents and natural isotopic abundances 13C e 15N to organominerals fractions < 53 ?m, 75-53 ?m e 2000-75 ?m (organic and organomineral fractions) of SOM. With these results, we aimed to simulate the maximum accumulation of C, by using the Century model, emphasizing different management practices and contrasting soil textures. The C contents were higher for organic-4, in relation to the other areas of sugarcane evaluated. The stocks of C and N were higher for areas where the clay content was higher (burning and organic-4). Due to the difference between soil texture we calculated stocks according to the adjustments on the equivalent mass of soil and clay content, with reference to the native vegetation and thus the largest stocks were observed for organic-12. The C from microbial biomass (C-BM) showed increased in the (C-BM) levels, due to improved management. Regarding the levels of C and N fractions of SOM, the organic-12 and organic-4 resulted in the highest values, especially for OM fraction < 53 ?m (organomineral) to 5 cm depth. These results reflected directly on the values of 13C, the respective proportion of C derived from C4 residue and the 15N, indicating, respectively, greater accumulation and proportion of C derived from the sugarcane in SOM fractions, and evidence from the 15N closer behavior to that observed for native vegetation, relative of OM humification degree. The results of the modeling study emphasized the importance of soil texture and management practices for soil C accumulation. The conservation management system resulted in higher C stocks, by 78% and 98% when simulated soil with higher and lower clay contents, respectively. The results supported the use of the Century model in practical applications of C accumulation in soils cultivated with sugarcane, especially for C stocks and 13C of soils evaluated, indicating that the Century model can be an important tool to establish appropriate management strategies to increase soil C stocks over time. The long period of evaluation showed that concepts such as the \"steady state\" of soil carbon, can be investigated via modeling. We concluded that the practices of the conservation tillage systems tend to increase the stocks of C and N in the soil over time, and this increase is strongly influenced by the clay content in the soil.

Um dos principais entraves na cultura da cana-de-açúcar quanto à sustentabilidade do solo é o manejo da cultura e da colheita. O objetivo deste estudo foi avaliar os estoques de C e sua dinâmica em diferentes frações da MOS (matéria orgânica do solo) em áreas cultivadas com cana-de-açúcar sob os manejos com e sem queima e, sob adubação orgânica com diferentes períodos de adoção (4 e 12 anos), tendo uma área de vegetação nativa (Cerradão) como referência. As áreas localizam-se em Goianésia-GO, sendo todas representativas da classe dos Latossolos Vermelho-Amarelo distróficos. Foram avaliados os teores de C e N do solo e seus respectivos estoques, além dos teores de C e N e, das abundâncias isotópicas do 13C e 15N para as frações organominerais < 53 ?m, 75-53 ?m e 2000- 75 ?m (fração orgânica e organomineral) da MOS. De posse desses resultados, objetivou-se simular a capacidade máxima de acúmulo de C, a partir do modelo Century, enfatizando os manejos avaliados e texturas de solos contrastantes. Os teores de C foram maiores para o manejo orgânico-4, em relação às demais áreas de cana-de-açúcar avaliadas. Os estoques de C e N foram maiores para as áreas em que o teor de argila foi superior; com queima e orgânica-4. Devido as diferenças entre texturas foram calculados os estoques em função dos ajustes quanto à massa de solo e teores de argila, utilizando-se como referência a vegetação nativa. Dessa forma os maiores estoques foram observados para o manejo orgânica-12. Os resultados para o conteúdo de C da biomassa microbiana (C-BM) mostrou aumento dos em função da melhoria do manejo. Em relação aos teores de C e N das frações da MOS, os manejos orgânicos (orgânica-12 e -4) resultaram nos maiores valores observados, principalmente para a fração organomineral <53 ?m à 5 cm de profundidade. Tais resultados refletiram diretamente sobre os valores de 13C, sua respectiva proporção de C derivado do resíduo C4 e, do 15N, indicando, respectivamente, maior acúmulo e proporção de C proveniente da cultura de canade- açúcar nas frações da MO, além de evidenciar, a partir do 15N, comportamento, quanto ao grau de humificação da MO, mais próximo ao observado para a vegetação nativa. Os resultados do estudo de modelagem enfatizaram a importância da textura do solo bem como as práticas de manejo para o acúmulo de C no solo. Os sistemas de manejo conservacionistas ao contrário da queima resultaram em estoques de C superiores em 78 % e 98 %, quando simulado solo com maior e menor teores de argila, respectivamente. Os resultados suportaram o uso do modelo Century em aplicações práticas de acúmulo de C em solos cultivados com cana-deaçúcar, principalmente, para os estoques de C e os ?13C dos solos avaliados, indicando que o modelo Century pode ser uma importante ferramenta para estabelecer estratégias apropriadas de manejo para aumentar os estoques de C do solo ao longo do tempo. O longo período de avaliação mostrou que conceitos, como o \"steady state\" de C no solo, podem ser investigados via modelagem, como pelo uso do modelo Century. A partir desse estudo foi possível concluir que práticas de manejos conservacionistas tendem a aumentar os estoques de C e N do solo ao longo do tempo e, que esse aumento é fortemente influenciado pelo teor de argila no solo. / One of the main obstacles of sugarcane production in the soil sustainability is the crop management and harvesting. The aim of this study was to evaluate the carbon (C) stocks and dynamics in different SOM fractions in sugarcane systems with or without burning, and under organic fertilization with different periods of adoption (4 and 12) and an area of native vegetation (Cerradão) used as a reference. The study areas are located in Goianésia, GO, all representatives of Latossolos Vermelho-Amarelo distróficos (Oxisols Hapludox distrofic). We evaluated C and N soil contents and natural isotopic abundances 13C e 15N to organominerals fractions < 53 ?m, 75-53 ?m e 2000-75 ?m (organic and organomineral fractions) of SOM. With these results, we aimed to simulate the maximum accumulation of C, by using the Century model, emphasizing different management practices and contrasting soil textures. The C contents were higher for organic-4, in relation to the other areas of sugarcane evaluated. The stocks of C and N were higher for areas where the clay content was higher (burning and organic-4). Due to the difference between soil texture we calculated stocks according to the adjustments on the equivalent mass of soil and clay content, with reference to the native vegetation and thus the largest stocks were observed for organic-12. The C from microbial biomass (C-BM) showed increased in the (C-BM) levels, due to improved management. Regarding the levels of C and N fractions of SOM, the organic-12 and organic-4 resulted in the highest values, especially for OM fraction < 53 ?m (organomineral) to 5 cm depth. These results reflected directly on the values of 13C, the respective proportion of C derived from C4 residue and the 15N, indicating, respectively, greater accumulation and proportion of C derived from the sugarcane in SOM fractions, and evidence from the 15N closer behavior to that observed for native vegetation, relative of OM humification degree. The results of the modeling study emphasized the importance of soil texture and management practices for soil C accumulation. The conservation management system resulted in higher C stocks, by 78% and 98% when simulated soil with higher and lower clay contents, respectively. The results supported the use of the Century model in practical applications of C accumulation in soils cultivated with sugarcane, especially for C stocks and 13C of soils evaluated, indicating that the Century model can be an important tool to establish appropriate management strategies to increase soil C stocks over time. The long period of evaluation showed that concepts such as the \"steady state\" of soil carbon, can be investigated via modeling. We concluded that the practices of the conservation tillage systems tend to increase the stocks of C and N in the soil over time, and this increase is strongly influenced by the clay content in the soil.

Este trabalho apresenta a análise neutrônica do combustível a dispersão de UMo-Al em relação ao aumento da densidade de urânio e faz uma comparação com o combustível de U3Si2-Al. Neste estudo, a densidade de urânio do U3Si2-Al é variada de 3,0 à 5,5 gU/cm3 e a do UMo-Al entre 4,0 à 7,5 gU/cm3 e com a porcentagem em massa de molibdênio com 7 e 10 %. Neste trabalho também é proposta a aplicação de veneno queimável metálico no cerne do combustível de UMo-Al, uma vez que este combustível é metálico e é analisada a utilização de gadolínio (Gd) e európio (Eu) como veneno queimável. A utilização do Gd como veneno queimável foi analisada com o fator de multiplicação infinito (k&infin;) através do programa celular HRC desenvolvido pelo IPEN e composto pelos códigos HAMMERTECHNION para a analise de célula, ROLAIDS para o cálculo de auto blindagem dos actinídeos e CINDER-2 empregado para a fissão e transmutação dos actinídeos. O núcleo do reator simulado foi similar ao do RMB (Reator Multipropósito Brasileiro) composto por um arranjo de 5x5 posições com 23 elementos combustíveis e dois blocos de alumínio. Para o európio, foram utilizados os programas SERPENT e CITATION. Os cálculos de queima foram realizados considerando uma potência de 30 MW durante três ciclos do RMB de 97 dias. Os resultados obtidos mostram que a porcentagem em massa do molibdênio têm uma grande influência no comportamento neutrônico devido a seção de choque de absorção do molibdênio ser considerável. Portanto, foi escolhida a porcentagem de 7 % de Mo para os estudos com veneno queimável. Para o núcleo proposto, o európio mostrou-se melhor, pois apresenta uma queima mais gradual que o gadolínio. Foi realizada uma simulação com o programa SERPENT com adição de 6 % de silício, o que mostrou que a adição de Si não causa mudança significativa no ciclo de operação do reator. Para validação da metodologia de cálculo, foi elaborada uma especificação técnica e fabricadas 12 miniplacas combustíveis de UMo-Al sem veneno queimável. As miniplacas foram irradiadas no núcleo do reator IPEN/MB-01, em quatro configurações de núcleo, para obtenção da reatividade inserida. Os resultados simulados obtidos para a inserção de reatividade pelas miniplacas nos diversos núcleos analisados apresentaram alta concordância com os resultados experimentais. / This work presents the neutronic analysis of the UMo-Al dispersion fuel concerning uranium density increase and shows comparisons relatively to the U3Si2-Al fuel. The U3Si2-Al uranium density varied from 3.0 to 5.5 gU/cm3 while that of UMo-Al fuel varied from 4.0 to 7.5 gU/cm3. The molybdenum mass content in the former case varies from 7 to 10 % in mass. Here, it is also proposed the utilization of burnable poison nuclides in the UMo-Al fuel meat. Since the fuel is metallic, gadolinium and europium were chosen as candidates to cope with this task. A recently developed cell code at IPEN (HRC) composed of the coupling of the codes HAMMER-TECHNION for the cell analysis, ROLAIDS for the actinide self-shielding calculations and CINDER-2 for the actinide and fission transmutation was employed for the neutronic analyses of UMo-Al. The simulated reactor core was similar to the one of RMB (Brazilian Multipurpose Reactor) composed of an array of 5x5 positions with 23 fuel elements and 2 aluminum blocks. A second analysis of the europium case employed the SERPENTE and CITATION codes. The burnup calculations were performed considering a power of 30 MW during three cycles of RMB 97 days. The analyses revealed that the molybdenum content has a great impact in the core reactivity due to its high absorption cross section. A value of 7 % was found adequate for the molybdenum mass content. The analyses also reveal that europium is a better burnable poison than gadolinium for the core cycle length and power level under consideration. It was realized a simulation with the computer code SERPENT with addition of 6 % silicon in UMo-Al fuel. The silicon does not change significantly the reactor operation cycle. To validate the calculation methodology it was developed a technical specification and fabricated 12 UMo-Al fuel miniplates without burnable poison. The miniplates were irradiated in the IPEN-MB/01 reactor core for four core configurations, in order to obtain the inserted reactivity. The simulated results for the reactivity insertion by the fuel miniplates in the analyzed cores showed high agreement with the experimental results.

Propelentes sólidos são materiais energéticos que produzem gases em alta pressão por meio de uma reação de combustão. Qualquer propelente sólido inclui dois ou mais dos seguintes componentes: oxidante (nitratos e percloratos); combustível (resinas orgânicas ou polímeros); compostos químicos combinando oxidantes e combustíveis (nitrocelulose ou nitroglicerina); aditivos para facilitar processos de produção ou alterar a taxa de queima e inibidores (fita de etilcelulose), para restringir superfícies de combustão. Pequenas percentagens de aditivos são usadas para modificar diversas propriedades mecânicas, químicas e balísticas dos propelentes sólidos: acelerar ou desacelerar a velocidade de combustão (catalisadores e inibidores de combustão, respectivamente); assegurar a estabilidade química para prevenir a deterioração durante a estocagem; controlar as propriedades de processamento durante a produção de propelente (tempo de cura, fluidez para extrusão ou moldagem, etc.); controlar as propriedades de absorção de radiação no propelente em combustão; aumentar a resistência mecânica e diminuir a deformação elástica; e, finalmente, minimizar a sensibilidade térmica. No caso de propelentes sólidos Base Dupla (mistura de duas bases ativas: a nitrocelulose e a nitroglicerina), é possível alterar sua velocidade de queima principalmente pelo emprego de pequenos teores de modificadores balísticos, em geral sais orgânicos de cobre e chumbo. Neste trabalho, estudou-se a aceleração da velocidade de queima de uma formulação conhecida de propelente Base Dupla - BD, alterando o teor total dos modificadores balísticos cromato de cobre e estearato de chumbo (ou plastabil - nome comercial) na receita original, bem como a proporção entre eles. Estas alterações na formulação original devem, idealmente, preservar os parâmetros de desempenho estabelecidos para as propriedades químicas (estabilidade química) e mecânicas (densidade da massa e ensaios de tração), ao mesmo tempo otimizando o desempenho balístico, pelo aumento da velocidade de queima. Os resultados experimentais mostram que para os parâmetros de qualidade elongação e velocidade de queima a interação entre os fatores, Proporção Sal de Chumbo/Sal de Cobre (Fator A) e Teor de Modificadores Balísticos (Fator B) foram significativos, ou seja, quanto maior os fatores pior o resultado com as propriedades. Com os parâmetros de resistência a tração e densidade da massa, o fator A e B respectivamente influenciam negativamente quando aumentado em sua concentração. Para o parâmetro estabilidade química não houve nenhum sinal de melhora ou influencia dos fatores. No caso da velocidade de queima a interação AB é o que mais influencia. Melhorando significativamente a velocidade de queima. / Solid propellants are energetic materials which produce a considerable amount of high-pressure gases by means of a combustion reaction. Any solid propellant formulation includes at least two of the following items: oxidizer (nitrates and perchlorates); fuel (organic resins or polymers); chemical compounds combining oxidizers and fuels (nitrocellulose or nitroglycerine); additives to easy production operations or to modify the burning rate and inhibitors (tape ethyl-cellulose), to restrict the combustion surfaces. Small amounts of additives are employed to modify the mechanical, chemical and ballistic features of the solid propellants: to accelerate or diminish the burning rate (catalysts and inhibitors of burning, respectively); to assure the chemical stability in order to prevent the deterioration during stocking; to control the processing properties during propellant production (curing time, extrusion or casting rheology); to control the radiation absorption in the burning propellant; to enhance the mechanical resistance and to reduce the strain; and, finally, to get the thermal sensitivity to a minimum level. In the case of Double-Base solid propellants (blend of two energetic bases: nitrocellulose and nitroglycerine), it\'s possible to control its burning rate mainly by the use of small amounts of ballistic modifiers, generally copper and lead organic salts. This work has studied the burning rate acceleration of a known Double-Base propellant formulation, by changing the total amount of the ballistic modifiers copper chromate and lead stearate (commercially known as plastabil) in the original formulation, as well as the proportion between them. These changes at the original recipe should preserve, ideally, the performance levels required for the chemical (chemical stability) and mechanical properties (density and stress-strain evaluation), optimizing, at the same time, the ballistic performance, through the burning rate enhancement. Results show that for the parameters of quality and elongation rate of burning the interaction between factors, Proportion of Lead Salt / Salt Copper (Factor A) and content Ballistic Modifiers (Factor B) were significant, ie, the higher the worst factors result with the properties. With the parameters of tensile strength and mass density, the factor A and B respectively negatively influence increased when its concentration. For the chemical stability parameter there was no sign of improvement or influences of factors. In the case of burning rate AB interaction is what most influences. Significantly improving the speed of burning.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Mecânica, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Professor Carlos Manuel Coutinho Tavares de Pinho

Orientador: Pedro Teixeira Lacava / Coorientador: João Andrade de Carvalho Junior / Banca: Paulo Magalhães Filho / Banca: Luiz Roberto Carrocci / Banca: Demetrio Bastos Neto / Banca: Amir Antonio Martins de Oliveira Junior / Resumo: O processo de queima que se utiliza um campo acústico (combustão pulsante) para obter oscilação acústica, apresenta algumas vantagens já estabelecidas na literatura, tendo-se por referência o processo de queima convencional, podendo ser o campo acústico induzido por atuadores externos ou não. Exemplos destas vantagens incluem a minimização da emissão de poluentes e dos custos de investimento/operação, incluindo a redução de consumo de combustíveis e a maximização das taxas de transferência convectiva de calor. Entretanto, para sua aplicação prática, torna-se necessário o estudo dos fenômenos que envolvem o processo de combustão, ainda não devidamente equacionados. Desta forma, o objetivo principal deste trabalho é realizar uma criteriosa investigação experimental sobre como os diversos parâmetros que controlam ou descrevem a situação de queima em uma chama difusiva livre turbulenta de gás natural se comportam com a presença de um campo acústico. Para tal foi adaptada uma instalação (queimador de Delft), disponível no Laboratório Associado de Combustão e Propulsão do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, com um sistema de atuação acústica. Tal sistema operacional possui chama turbulenta difusiva de gás natural, tipo jato, tendo sido escolhido, devido à sua geometria de chama ser mais simples e por apresentar na literatura um banco de dados já disponível, no que se refere aos processos físicos e químicos que ali se desenvolvem na situação sem atuação acústica, o que possibilita uma melhor compreensão da influência acústica sobre tais processos / Abstract: A burning process using an acoustic field to obtain pulse combustion presents potential advantages over the conventional combustion process. The acoustic field can be introduced by external actuators or not. Examples of these advantages include minimization of pollutants emission rates as well as of investment and operation cost reductions and maximization of convective heat transfer rates. However, for practical applications of pulse combustion it is necessary to further study the phenomena involved in this process, which are still not properly known yet. The main objective of this work is to conduct a though experimental investigation on the parameters that control and describe combustion in a free turbulent diffusion flame of natural gas under an acoustic field. An existing Delft burner was adapted for the study. This system was chosen because, besides its simplicity, there is also an extensive data set in the literature, describing the physical and chemical processes that occur under conventional combustion operation, allowing a better understanding of the influence of the acoustic field / Doutor

Orientador: Christiane Pienna Soares / Banca: Mary Rosa Rodrigues de Marchi / Banca: Eliana Aparecida Varanda / Resumo: A combustão incompleta da biomassa de cana-de-açúcar gera compostos orgânicos ricos em hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, os quais são os mais importantes poluentes mutagênicos e carcinogênicos. O objetivo do presente estudo foi avaliar a citotoxicidade e a apoptose induzida pelos compostos orgânicos de partículas em suspensão na atmosfera durante as estações de safra e entressafra de cana-de-açúcar. A citotoxicidade celular na linhagem celular A549 foi determinada usando o ensaio de MTT; e a morte celular (apoptose e necrose) foi analisada usando os corantes Hoechst 33342 por microscopia de epifluorescência e AnexinaV FITC/ iodeto de propídeo por citometria de fluxo. De acordo com o teste de citotoxicidade, foi observada uma curva dose-resposta, demonstrando maior citotoxicidade induzida por extratos orgânicos extraídos durante a estação de safra. Ambos os ensaios de coloração Anexina V e Hoechst 33342 demonstraram alta porcentagem de mortes celulares por apoptose em ambos os períodos (safra e entressafra) (p<0,0001). No tratamento com partículas totais em suspensão, uma maior porcentagem de mortes celulares induzidas por apoptose precoce foi observada. Além disso uma viabilidade celular maior foi encontrada durante a entressafra nos ensaios de Anexina V e Hoechst 33342 (p<0,001). Nossos resultados indicam que os extratos orgânicos obtidos do particulado total em suspensão demonstram um importante efeito tóxico celular induzindo apoptose precoce... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The incomplete combustion of sugar cane biomass generates organic compounds rich in polycyclic aromatic hydrocarbons, which are the most important mutagenic and carcinogenic pollutants. The aim of the present study was to evaluate the citotoxicity and apoptosis induced by the organic extracts of suspended particles from sugar cane harvesting and non-harvesting seasons. The cellular cytotoxicity to A549 cell line was determined using the MTT assay and the cell death (apoptosis and necrosis) was analyzed using the dyes Hoechst 33342 by epifluorescence microscopy and Annexin VFITC/ propidium iodide by flow cytometry. According to the cytotoxicity test, it was observed a dose-response curve, demonstrating a higher cytotoxicity induced by the organic extract from the harvesting season. Both staining assays Annexin V and Hoechst 33342 demonstrated a high percentage of cell death by apoptosis in both harvesting and non-harvesting seasons (p<0.0001). However, the extracts isolated during the harvest induce more apoptosis than the non-harvest season. In the treatment with total suspended particle, a higher percentage of cell deaths induced by early apoptosis in harvesting and non-harvesting seasons were observed. Moreover, a higher cellular viability was found in non-harvesting, in Annexin V and Hoechst 33342 assays, (p<0.001). Our results indicate that the organic extracts isolated from total suspended particulate demonstrate an important toxic effect in cell, inducing early apoptosis in harvesting and non-harvesting season. / Mestre

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-29T14:40:19Z No. of bitstreams: 1 RENATO CORREIA DOS SANTOS - TESE (PPGCEMat) 2016.pdf: 3274124 bytes, checksum: cd09659cfddbe481ddeb87a2a7602072 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-29T14:40:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RENATO CORREIA DOS SANTOS - TESE (PPGCEMat) 2016.pdf: 3274124 bytes, checksum: cd09659cfddbe481ddeb87a2a7602072 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / O processo de fabricação de uma peça cerâmica é composto por uma sequência de etapas, sendo quatro as etapas principais: preparação da massa, conformação, secagem e queima. É importante destacar que as propriedades dos produtos cerâmicos estão relacionadas com as características iniciais da matéria- prima, tais como: granulometria, composição química, composição mineralógica e com os parâmetros de processamento. Dentro deste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar a influência das características das massas e das variáveis de processamento sobre a microestrutura e as propriedades tecnológicas de produtos obtidos a partir de massas da cerâmica vermelha. Foram utilizadas argilas e uma massa fornecidas por indústrias de cerâmica vermelha dos Estados de Pernambuco e da Paraíba. As argilas e a massa foram beneficiadas e em seguida, assim como as massas formuladas, caracterizadas através das técnicas de análise granulométrica e avaliação das características de plasticidade, bem como através de análises química, mineralógica e térmica. Os corpos de prova foram conformados por prensagem e extrusão e, posteriormente, submetidos a queima nas temperaturas de 800, 900, 1000, 1100 e 1200ºC, taxa de aquecimento de 5ºC/min e tempo de permanência na temperatura máxima de 60 e 180 min. Após tratamento térmico, foi realizada uma avaliação da variação da cor de queima em função das temperaturas supracitadas, bem como analisadas as propriedades tecnológicas (perda de massa ao fogo, retração linear de queima, absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente e resistência mecânica à flexão em três pontos), as fases formadas para os diferentes tratamentos térmicos e as morfologias das superfícies de fratura dos corpos de prova. Os resultados mostraram que a interação entre as características granulométricas, mineralógicas e químicas das amostras, a depender do tipo de processo de conformação utilizado e do ciclo de queima estabelecido, acarretam alterações relevantes sobre a microestrutura, impactando sobre as propriedades mecânicas do produto final. / The process for manufacturing a ceramic part consists of a sequence of steps, four major steps: preparation of the dough, shaping, drying and firing. It is important to note that the properties of ceramics are related to the initial characteristics of the raw material, such as particle size, chemical composition, mineralogical composition and processing parameters. Within this context, this study aimed to evaluate the influence of the characteristics of the masses and processing variables on the microstructure and technological properties of products obtained from the mass of red ceramic. clays were used and a mass provided by red ceramic industries of Pernambuco and Paraíba States. Clays and mass spectra were processed and then issued as well as the masses, characterized by the granulometric analysis techniques and evaluation of the characteristics of plasticity, as well as through chemical, mineralogical and thermal analysis. The specimens were shaped by pressing and extrusion and subsequently subjected to burning at temperatures of 800, 900, 1000, 1100 and 1200°C, heating rate of 5°C/min and residence time in the maximum temperature of 60 and 180 min. After heat treatment, an evaluation of the variation in the burning color according to the above temperatures was performed and analyzed technological properties (mass loss on ignition linear firing shrinkage, water absorption, porosity, apparent specific gravity and strength mechanical bending in three points), the phases formed for different heat treatments and the morphologies of the fracture surfaces of the specimens. The results showed that the interaction between the granulometric characteristics, mineralogical and chemical samples, depending on the type of forming process used and the set firing cycle, result in significant changes on the microstructure, an impact on the mechanical properties of the final product.