Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissFLS.pdf: 2608700 bytes, checksum: 39ec6e4fcd10cd34a33b62178c4f4565 (MD5) Previous issue date: 2005-08-06 / The objective of this work was to study the influence of the use of carbon black as infrared absorber to improve the PET resin heat-up during the stretching blow molding of bottles. It was investigated the correlation between the main physical properties of the carbon blacks and the source setup conditions and the PET infrared absorption. Therefore, five carbon blacks with different physical characteristics were selected and mixed with a PET resin bottle grade by injection molding. The correlation between particle size, surface area and structure of carbon black and the optical properties, rheological behavior and heat-up of the compositions were studied. The rheological measurements showed that the carbon blacks did not modify the profile of the PET rheological curve; however both the viscosity and elasticity properties of the PET were dependent on the carbon black particle size and structure. The differential scanning calorimetry (DSC) results showed that the carbon black particles modified the PET crystallization kinetics by increasing the induced crystallization temperature during the cooling step. Through the L* a* b* color measurements, it was verified that the L* color was indirectly proportional to the carbon black content. Finally, the heat-up performance was investigated using two methods: (a) the surface temperature measurement of samples heated under infrared lamps and, (b) the total absorption of each composition calculated using the spectrum data obtained by near infrared spectroscopy (NIRS). Using the scanning electron microscopy (SEM) it was verified that the carbon black content did not modify significantly the morphological aspect and the fracture surface of the compositions. / O objetivo deste trabalho foi estudar a tecnologia de utilização do negro de fumo como absorvedor de radiação infravermelha para o reaquecimento da resina PET durante o ciclo de sopro de garrafas. Foi investigada a correlação entre as principais características físicas do negro de fumo e as condições de operação da fonte de radiação empregada no reaquecimento, e o fenômeno de absorção da radiação infravermelha da resina PET. Para tal, foram selecionados cinco tipos de negro de fumo com características físicas diferentes, e incorporados em uma resina PET grau garrafa, através da moldagem por injeção. Foi estudada a correlação entre o tamanho de partícula primária, área superficial e estrutura do negro de fumo, e as características óticas, o comportamento reológico, e o reaquecimento das composições. As medidas reológicas mostraram que a incorporação de baixos teores de negro de fumo não modificou o perfil da curva reológica do PET; contudo, a viscosidade e a elasticidade foram dependentes do tamanho de partícula e da estrutura do negro de fumo. Os resultados de calorimetria exploratória diferencial (DSC) mostraram que as partículas de negro de fumo atuaram como nucleantes e modificaram a cinética de cristalização do PET, aumentando a temperatura de indução cristalina no resfriamento. Através das medidas de cor L* a* b*, verificou-se que o teor de negro de fumo e cor L* são inversamente proporcionais. Finalmente, a performance de reaquecimento foi investigada por duas metodologias: (a) medidas de temperatura na superfície dos corpos de prova reaquecido sob painel de lâmpadas infravermelhas e, (b) cálculo da absortividade total ) (a das composições a partir da espectroscopia na região do infravermelho próximo (NIR). Utilizando a microscopia eletrônica de varredura (MEV) pode-se observar que a presença de baixos teores de negro de fumo não alterou, significativamente, o aspecto da morfologia e a superfície de fratura das composições.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-11-08T13:01:52Z No. of bitstreams: 1 João Eduardo Sampaio_.pdf: 5481805 bytes, checksum: ff4fd651d904071e9a30223e3222c4dc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-08T13:01:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 João Eduardo Sampaio_.pdf: 5481805 bytes, checksum: ff4fd651d904071e9a30223e3222c4dc (MD5) Previous issue date: 2018-08-23 / Nenhuma / O Brasil precisa de um setor siderúrgico eficiente e competitivo para enfrentar a concorrência externa. A siderurgia é um ramo da metalurgia responsável pela fabricação do aço, e dentre os processos produtivos do setor, destaca-se o processo de laminação do aço, que utiliza fornos de reaquecimento. Esta pesquisa emprega a modelagem com as técnicas do Pensamento Sistêmico e da Dinâmica de Sistemas na formulação de um modelo computacional no contexto dos fornos de reaquecimento. A partir da validação do modelo, são utilizadas a Análise Envoltória de dados, para avaliar a eficiência técnica, e a regressão Tobit, para identificar variáveis estatisticamente significantes. Essas variáveis são usadas para definição dos cenários simulados. Posteriormente, as eficiências dos cenários são avaliadas por meio de estatística descritiva. Também são avaliados alvos e folgas e é testada a hipótese de igualdade da média com o teste de Welch e Post-Hoc Kruskal-Wallis. Finalmente, é realizada a análise explicativa e, com a aplicação da técnica computacional da Rede Neural Artificial, são identificadas as variáveis prevalentes da eficiência técnica do forno de reaquecimento. Tal estudo possibilita e estimula o planejamento, a gestão e a tomada de decisão a partir da análise das melhores opções. Permite, ainda, a tomada de ações com base no conhecimento prévio, contribuindo para iniciativas pontuais e focadas na competitividade. / Brazil needs an efficient and competitive steel sector to face external competition. The siderurgy is a branch of metallurgy responsible for steelmaking, and among the productive processes in the industry the steelmaking process that uses the reheating furnaces can be highlighted. This research employs the modeling with the techniques of Systemic Thinking and Systems Dynamics in the formulation of a computational model in the context of reheating furnaces. Then, using the validated model, Data Envelopment Analysis was used, evaluating the technical efficiency and the use of the Tobit regression of statistically significant variables. These variables are used to define the simulated scenarios. Subsequently, the scenarios efficiencies were evaluated by means of descriptive statistics, evaluated targets and backlash and tested the hypothesis of equality of the average with the test of Welch and Post-Hoc Kruskal-Wallis. Finally, the explanatory analysis and identified with the application of the computational technique of the Artificial Neural Network are the prevalent variables of the technical efficiency of the reheating furnace. This study enables and stimulates planning, management and decision making based on the analysis of the best options and allows the taking of actions based on previous knowledge, and thus contributes to specific initiatives focused on competitiveness.

[pt] A busca global por sustentabilidade tem se caracterizado por uma tendência em viabilizar a recuperação energética de resíduos. Neste contexto, no setor sucroalcooleiro, um dos principais desafios é aproveitar, adequadamente, os resíduos gerados no processamento da cana-de-açúcar. Nesta tese, estuda-se a produção de eletricidade, a partir do bagaço e biogás da vinhaça, em usinas termelétricas que operam com ciclos combinados híbridos. Um modelo matemático e numérico, desenvolvido na plataforma Excel, é proposto para simular cinco modos de operação de ciclos combinados híbridos e calcular, simultaneamente, indicadores termodinâmicos (energéticos e exergéticos), econômicos e ambientais. Adicionalmente, a aplicabilidade dos sistemas híbridos é demonstrada para usinas alimentadas por resíduos sólidos urbanos e gás natural. O estudo considera dados da literatura e informações adquiridas durante visitas técnicas a diversas usinas no Brasil e no exterior. Uma análise paramétrica mostra a influência de temperaturas e pressões de operação dos componentes da planta em questões econômicas, ambientais e operacionais de cada setor. Os resultados indicam um aumento relativo médio de 10,3 por cento na eficiência elétrica das plantas convencionais sucroalcooleiras, considerando o caráter intermitente e as demandas energéticas do setor. Em relação à média das plantas brasileiras, as emissões de CO2eq evitadas pode ser até 23,7 por cento superior. Para usinas de resíduos sólidos urbanos, integradas a um consumo de gás natural significativamente reduzido, o aumento relativo de eficiência é superior a 26 por cento, resultando em um potencial de abatimento das emissões em torno de 272,0 ktonCO2eq/ano. Taxas de retorno superiores a 27,0 por cento são obtidas para projetos de usinas híbridas de ambos os setores. A pesquisa é inovadora ao apresentar uma aprimorada rota tecnológica para o tratamento de resíduos, permitindo reduzir a sua disposição inadequada. Além disso, os estudos podem contribuir, concomitantemente, para o aproveitamento eficiente do gás natural e da biomassa residual no Brasil, diversificando a matriz energética do país. / [en] The search for sustainability has been characterized by a global tendency to enable new technologies for energy recovery from waste. In this context, in the sugar and alcohol sector, one of the main challenges is to, adequately, manage the waste generated in the sugarcane processes. In this thesis, the electricity production from bagasse and vinasse biogas, in power plants that operate with hybrid combined cycles, is investigated. A mathematical and numerical model is proposed, developed on the Excel platform, to simulate five operating modes of hybrid combined cycles and simultaneously, to calculate thermodynamic (energy and exergy), economic and environmental indicators. In addition, the applicability of hybrid systems, for power plants fed by municipal solid waste and natural gas, is demonstrated. The study considers data from the literature and information obtained through technical visits to several plants in Brazil and abroad. A parametric analysis shows the influence of temperatures and operating pressure of plant components on economic, environmental, and operational issues in each sector. Results indicate an average relative increase of 10.3 percent in the electrical efficiency of sugarcane plants, considering the intermittent nature and energy demands of the sector. In relation to Brazilian mills, the avoided CO2eq emissions in hybrid plants are around 23.7 percent higher. For municipal solid waste plants, integrated with a significantly reduced natural gas consumption, the relative increase in efficiency is greater than 27 percent, resulting in a potential reduction in emissions of around 272.0 ktonCO2eq/year. An internal rate of return above 25 percent is achieved for hybrid power plant projects, for both sectors. The research is innovative in presenting an improved technological route for waste treatment, allowing to reduce its inappropriate disposal. Furthermore, the study can simultaneously contribute to the efficient use of natural gas and residual biomass in Brazil, diversifying the country s energy matrix.