Este trabalho apresenta um estudo teórico sobre a cinética de reatores focando à metodologia de cálculo e às medidas experimentais dos chamados parâmetros cinéticos para sistemas subcríticos acionados por fontes. São apresentadas, por motivo de comparação, duas metodologias de cálculo dos parâmetros cinéticos: a metodologia baseada no formalismo de Dulla, e a clássica. O objetivo é mostrar a dependência desses parâmetros com o grau de subcriticalidade e a perturbação. Foram considerados um sistema rápido e um térmico, ambos de tipo placa e de meio homogêneo. O modelo utilizado foi de difusão e as soluções foram obtidas usando o método de expansão, considerando 1 grupo de energia e 1 família de precursores para o sistema rápido, e 2 grupos de energia e 1 família de precursores para o sistema térmico. São apresentadas, também, descrições dos principais métodos de medidas experimentais dos parâmetros cinéticos, i.e., métodos estáticos e de fonte pulsada, visando levantar a discussão sobre a compatibilidade desses método na região de subcriticalidade / This work presents a theoretical study of reactor kinetics focusing on the methodology of calculation and the experimental measurements of the so-called kinetic parameters. A comparison between the methodology based on the Dulla´s formalism and the classical method is made. The objective is to exhibit the dependence of the parameters on subcriticality level and perturbation. Two different slab type systems were considered: thermal one and fast one, both with homogeneous media. One group diffusion model was used for the fast reactor, and for the thermal system, two groups diffusion model, considering, in both case, only one precursor´s family. The solutions were obtained using the expansion method. Also, descriptions of the main experimental methods of measurements of the kinetic parameters are presented in order to put a question about the compatibility of these methods in subcritical region.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T07:54:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tresmondi_Alexandre_M.pdf: 4924884 bytes, checksum: bd44f77623f84273adfd39e3e2e7f5d7 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho, é proposto um procedimento para a estimativa de parâmetros cinéticos e de transferência de calor em reatores de leito fixo. A representação matemática do reator é feita utilizando-se um modelo pseudo-homogêneo bidimensional e estacionário, onde os fenômenos de transferência de calor são levados em consideração através de. um coeficiente de condutividade térmica efetiva radial e um coeficiente de transferência de calor na parede do reator. As estimativas dos parâmetros são obtidas a partir de uma estratégia que combina o método da colocação ortogonal ao método de otimização de Marquardt, utilizando-se perfis axiais de temperatura em reatores projetados para operar em condições industriais. A escolha das melhores posições no reator para a obtenção das medidas de temperatura é feita utilizando-se critérios de sensitividade paramétrica. O ajuste dos parâmetros cinéticos, dentro de uma metodologia proposta, buscou considerar o problema de um reator industrial,onde diferentemente de uma operação em escala de laboratório, estão presentes acentuados gradientes de calor e massa. A utilização de uma técnica de planejamento fatorial permitiu avaliar os efeitos que os parâmetros de transferência de calor e massa causam sobre o ajuste cinético. A metodologia proposta foi aplicada à reação de oxidação catalítica do etanol a acetaldeído sobre catalisador de Fe-Mo. Os resultados obtidos mostraram a eficiência do método proposto, bem como a importância da localização e do número de sensores de temperatura / Abstract: In this work, a procedure for the estimation of kinetic and heat transfer parameters in fixed bed reactors is proposed. A two-dimensional steady-state pseudo-homogeneous model is developed for the reactor representation, where heat transfer phenomena are taken into account by an effective thermal conductivity and the wall heat transfer coefficienl. Parameter estimations are obtained from a strategy that combines the orthogonal collocation method linked to Marquardt' s method, using axial temperature profiles from industrial conditions operated reactors. The pararnetric sensitivity criteria is used to choice the best reactor positions to take experimental measures. The parameter kinetic fit, in the proposed methodology, intended to consider an industrial reactor problem, where differently from a laboratory scale operation, accentuated heat and mass gradients are presenl. The utilization of a factorial design technique allowed to evaluate the effects that heat and mass transfer cause in parameter fit. The proposed methodology was applied to the catalytic oxidation of ethyl alcohol to acetaldehyde on Fe-Mo catalyst, considering that experimental measurements came from simulated profiles obtained from a rigorous modeling at industrial conditions. The results shown the efficiency of the proposed method and the importance of the sensor location as well as the number of sensors in the system identification / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T08:06:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Minim_LuizAntonio_D.pdf: 5658305 bytes, checksum: e412ae5c97d0cceb7ade23da7b028d44 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Este trabalho considera o projeto, análise e controle de um reator heterogêneo enzimático de tubo aberto (RHETA), designado por sistema médico, cujo intuito é sua utilização no tratamento extracorporal de leucemia linfoblástica aguda em crianças, bem como sua extensão para outros tipos de terapia extracorporais. O tratamento extracorporal por meio de tubos catalíticos é de grande importância para uso em sistemas médicos, pois permite que as reações sejam realizadas fora do organismo vivo, sem a necessidade de se introduzir o agente terapêutico (isto é, a enzima) na circulação sistêmica, o que pode causar uma série de reações colaterais indesejáveis ao paciente. Além disso, não há perdas da enzima. Inicialmente, o projeto e análise do reator foi considerado. Para isto, foi desenvolvido um modelo matemático bidimensional representativo do sistema real, através da aplicação de balanços de massa e energia, resultando num sistema de equações diferenciais parciais não lineares. A solução deste sistema foi obtida através de um procedimento numérico baseado no método das diferenças finitas. Isto permitiu o projeto ótimo do reator onde se aplicou a metodologia de superfície de resposta. Tendo sido projetado o reator, foi efetuado uma análise de sensibilidade paramétrica considerando-se 4 variáveis operacionais importantes. Para isto, foi aplicado um delineamento fatorial de '2 POT. 4¿ e os resultados foram analizados por técnicas estatísticas, o que permitiu que se pudesse verificar amplamente os efeitos de cada variável sobre a eficiência do reator, sua estabilidade e conversão... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: This work deals with the design of an open tubular heterogeneous enzimatic reactor (OTHER), a medical system, which is used in the extracorporeal Acute Linphoblastic Leukaemia tretment, as well as others extracorporeal therapies. The use of such methods shows great potential for medical therapies because it allows enzyme reactions to be carried out of a living system without the need to introduce the terapeutic agent into the systemic circulation. Moreover, there is no enzyme loss. Firstly, a mathematical model was developed to represent the real system, resulting in a system of non linear partial diferential equation. A numerical procedure based on finite diference method was applied to solve the proposed model. By use of the surface response method, the simulation of the model has resulted in an optimum reactor project. A parametric sensitivity analysis was made using a '2 POT. 4¿ factorial design and statistical analysis from which was possible to verify the effect of the variables on the reactor efficiency, stability and conversion. Also, the interactions between variables were analysed. A modified Thiele modulis was defined and the reactor performance was studied when operating under mass transfer and kinetics conditions. The reactor dynamic shows no wrong way behaviour... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T11:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Guerra_CarlosAlexandreLourenco_M.pdf: 3216389 bytes, checksum: 81648cbacc15eda36aa479c3f55c443e (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A utilização de reatores catalíticos de leito fixo nas indústrias químicas, e a necessidade de otimização e controle dos mesmos, motivaram o estudo de modelos dinâmicos e técnicas de controle, como a utilização de controladores "Feedback­Feedforward", funcionando simultaneamente. Na prática, muitos sistemas de controle "feedforward" são implementados usando sistemas de controle "ratio". O controlador "feedforward" controla as grandes e freqüentes perturbações mensuráveis e o controlador "feedback" controla quaisquer desvios que ocorram no processo devido às imprecisões do controlador "feedforward" ou outras perturbações não mensuráveis, como as alterações internas devido à desativação de catalisador. O projeto inicial do controlador "Feedback-Feedforward" foi feito através de um modelo empírico de 23 ordem obtido pelo planejamento fatorial, que apresentou "offsets" na variável controlada, mas boa previsibilidade para a variável manipulada. A construção de um novo controlador Estatístico-PID foi sugerida, de forma a eliminar os problemas anteriores e aproveitar a previsibilidade do modelo empírico através de um modelo dinâmico utilizando a lei de controle do PID em seu algoritmo. Assim, obteve-se um melhor desempenho quando comparado somente ao controlador convencional tipo PID. As variáveis de controle e manipulação foram escolhidas através de uma análise do comportamento dinâmico do reator em malha aberta, as quais permitiram a manutenção ou obtenção de um novo estado estacionário desejado. Para esta análise das variáveis também foram utilizadas técnicas estatísticas, como o planejamento de experimentos fatorial, que mostrou seus efeitos e suas interações. Como caso estudo, será considerada a oxidação do etanol a acetaldeído tendo como catalisador o Fe-Mo, cujos dados operacionais são conhecidos. O comportamento dinâmico do reator catalítico de leito fixo será descrito pelo modelo proposto por Maciel Filho, 1989. O método de resolução consiste na aplicação do método das Linhas, utilizando-se uma combinação da colocação ortogonal (Villadsen & Michelsen, 1978) na direção radial com o método de Runge-Kutta de quarta ordem para a direção axial / Abstract: The use of fixed bed catalytic reactors in the chemical industry, and the necessity of controlling and optimizing these reactors, have motivated the studies of dynamic models and control techniques, such as the use of Feedback-Feedforward controllers, working simultaneously. In practice, several feedforward control systems are implemented using ratio control systems. The feedforward controller controls the big and fi'equent perturbations and the feedback controller controls any deviation that occurs in the process due to the feedforward controller imprecision, or other non-measurable perturbations, such as internal modifications due to catalyst deactivation. The first "Feedback-Feedforward" controIler design was done using a 2nd order empirical model obtained fi'om a factorial design that produced offsets in the controIled variable, but good predictability for the manipulated variable. The development of a new Statistical-PID controIler was suggested, to eliminate the problems of the first and take advantage of the predictability of the empirical model through a dynamic model using the PID controllaw in the algorithm. In this way, a better performance was obtained when compared only to the conventional controIler oftype PID. The control and manipulated variables were chosen through an analysis of the dynamic behavior of the reactor in open loop, which permits the maintenance or a new desired steady state. Statistical techniques, such as factorial planning experiments, were used for the analysis ofthese variables in order to obtain their effects and interactions. As case study, the oxidation of ethanol into acetaldehyde over Fe-Mo catalyst wiIl be considered. The dynamic behavior of the fixed bed catalytic reactor will be described by the model proposed by Maciel Filho, 1989. The solution method consists in the application ofthe Line Method, using the orthogonal collocation (Villadsen & Michelsen, 1978) in the radial direction with the fourth order Runge-Kutta in the axial direction / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2016-09-14T17:23:55Z No. of bitstreams: 1 ALFREDO MARQUES VIANNA FILHO D.pdf: 3923208 bytes, checksum: f8e3b1c00a610639daa45d3ca49afc1c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-14T17:23:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALFREDO MARQUES VIANNA FILHO D.pdf: 3923208 bytes, checksum: f8e3b1c00a610639daa45d3ca49afc1c (MD5) Previous issue date: 2016-06 / A manutenção de sistemas e equipamentos é uma questão central na Engenharia de Produção. Embora nenhum sistema seja imune a falhas, geralmente é necessário minimizar a probabilidade delas ocorrerem. A ocorrência de falhas pode ter consequências desastrosas como num vôo de um avião ou na operação de uma usina nuclear. A elaboração de um plano de manutenção tem por objetivo a prevenção e recuperação das falhas do sistema, aumentando a confiabilidade deste e diminuindo os custos decorrentes das paradas não planejadas. É fundamental também para as questões relacionadas à segurança das organizações, principalmente naquelas que lidam com tecnologias perigosas. Esta tese tem por objetivo propor um método para a análise da manutenção de um reator nuclear de pesquisa, utilizando uma abordagem sócio-técnica, e com foco nas condições existentes atualmente no Brasil. O reator de pesquisa estudado pertence a um órgão público, localizado na cidade do Rio de Janeiro. A proposta da tese se consistiu em analisar a disponibilidade de um dos principais sistemas que fazem parte do reator de pesquisa, o sistema de instrumentação nuclear. Nesta análise, foram levados em consideração não apenas os aspectos técnicos dos módulos que compõem o sistema de instrumentação nuclear, mas também os fatores humanos e organizacionais que poderiam afetar a disponibilidade deste sistema. Os resultados obtidos mostraram a influência destes fatores na disponibilidade do sistema de instrumentação nuclear. / The maintenance of systems and equipment is a central question related to Production Engineering. Although systems are not fully reliable, it is often necessary to minimize the failure occurrence likelihood. The failures occurrences can have disastrous consequences during a plane flight or operation of a nuclear power plant. The elaboration of a maintenance plan has as objective the prevention and recovery from system failures, increasing reliability and reducing the cost of unplanned shutdowns. It is also important to consider the issues related to organizations safety, especially those dealing with dangerous technologies. The objective of this thesis is to propose a method for maintenance analysis of a nuclear research reactor, using a socio-technical approach, and focused on existing conditions in Brazil. The research reactor studied belongs to the federal government and it is located in the city of Rio de Janeiro. The specific objective of this thesis is to develop the availability analysis of one of the principal systems of the research reactor, the nuclear instrumentation system. In this analysis, were taken into account not only the technical aspects of the modules related to nuclear instrumentation system, but also the human and organizational factors that could affect the availability of the nuclear instrumentation system. The results showed the influence of these factors on the availability of the nuclear instrumentation system.

Submitted by Almir Azevedo (barbio1313@gmail.com) on 2017-08-17T17:47:51Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-08-17T17:47:51Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2017-06 / O presente trabalho apresenta as metodologias existentes para redução de desarmes de reatores não planejados. Adicionalmente, propõe uma metodologia modificada para redução de desarmes automáticos e manuais não planejados de reatores de usinas nucleares. Esta metodologia modificada tem como principal diferença em relação as metodologias existentes o universo amostral utilizado para as análises das causas de cada desarme de reator nuclear ocorrido. Enquanto as metodologias existentes analisam apenas a causa raiz de cada desarme e se aplica quando se está analisando um grande universo de usinas nucleares, a metodologia proposta analisa a causa raiz e todos os fatores causais. No desenvolvimento desta metodologia para análise dos desarmes de reator ocorridos na usina estudada foi verificado que o universo amostral considerando apenas a causa raiz de cada desarme seria muito pequeno quando comparado com a metodologia utilizada pela indústria nuclear. Conforme está descrito nesta dissertação, o INPo analisou a causa raiz de todos os desarmes de reatores que ocorreram nos Estados Unidos nos anos de 2009 e 2010. Nesta análise mais de 140 desarmes foram analisados . A aplicação da metodologia INPO para a usina estudada se torna imprecisa pois o universo amostral do número de desarmes analisados fica muito reduzido. Por isso este trabalho propõe uma metodologia modificada para o estudo de caso da usina nuclear estudada. Nesta metodologia modificada foram considerados a causa raiz e os fatores contribuintes que de alguma forma possam ter contribuído para a ocorrência de desarmes do reator, desta forma aumentando significativamente o universo amostral de falhas apuradas. O trabalho também apresenta os principais processos existentes que ajudam a evitar desarmes do reator, e faz uma relação entre um tipo de falha identificada e os processos que devem ser melhorados para se evitar esta falha. Por fim, faz um estudo de caso de uma usina nuclear empregando esta nova metodologia. Neste estudo de caso são identificadas as principais falhas que provocaram desarmes do reator nuclear e os principais processos a serem melhorados, e apresenta os bons resultados utilizando-se esta nova metodologia proposta

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-10-04T18:28:28Z No. of bitstreams: 1 RUBENS SOUZA DOS SANTOS M.pdf: 1776235 bytes, checksum: 4e2572d1337684f28878ba40eb2c34c4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-04T18:28:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RUBENS SOUZA DOS SANTOS M.pdf: 1776235 bytes, checksum: 4e2572d1337684f28878ba40eb2c34c4 (MD5) Previous issue date: 1981-09 / Uma classe de métodos numéricos, chamados "Algorítmos Hopscotch", foi usado para resolver a equação de condução de calor em geometria cilíndrica. Utilizando-se uma fonte de calor, com dependência temporal, procurou-se verificar o comportamento de uma vareta cilíndrica. Com os valores das temperaturas, analisou-se a estabilidade e convergência de cada método durante os transitórios. Num outro teste especificou-se a temperatura sobre a superfície como condição de contorno. Foi observado que os diversos métodos Hopscotch analisados mostraram diferentes graus de precisão, sendo alguns tão precisos quanto o método ADE, no entanto necessitando mais operações computacionais do que o método. Finalmente, comparando-se o tempo de computação, o método ODD-EVEN mostrou-se mais rápido que os outros dois métodos Hopscotch. / A class of numerical methods, called "Hopscotch Algorithms", was used to solve the heat conduction equation in cylindrical geometry, using a time dependent heat source, the temperature versus time behavior of cylindric rod was analysed. Numerical simulation was used to study the stability and the convergence os each different method. Another test had the temperature specified on the outer surface as boundary condition. The various Hopscotch methods analysed exhibit differing degrees of accuracy, few of them being so accurate as the ADE method, but requiring more computational operations than the later. Finally, compared with the so called ODD-EVEN method, two other Hopscotch methods, are more time consuming.

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-12-06T16:25:33Z No. of bitstreams: 1 MAURO CARLOS LOPES SOUZA M.pdf: 2632536 bytes, checksum: e5232bd34a8e19a1fdee3a7e5ad2aa93 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-06T16:25:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MAURO CARLOS LOPES SOUZA M.pdf: 2632536 bytes, checksum: e5232bd34a8e19a1fdee3a7e5ad2aa93 (MD5) Previous issue date: 1984-12 / Foram obtidas curvas de calibração que fornecem valores médios de fração de vazio (a), para misturas bifásicas de agua-vapor, para os regimes de escoamento a bolhas, bolsões ("slug"), anular e anular inverso. As medidas foram realizadas em modelos simulados de lucite-ar, para escoamento estacionário, pelas técnicas da transmissão e difusão de nêutrons térrmicos. As curvas de calibração obtidas foram utilizadas para medidas de fração de vazio em um circuito contendo mistura bifásica de água-ar, em escoamento concorrente ascendente, para os regimes a bolsões (pmax =1,06 bar) e anular (Pmax =1.33 bar), pelas mesmas técnicas anteriores. Em ambos os sistemas, utilizou-se uma seção de testes constituída de tubulação de alumínio (99,9%), com diâmetro interno de 25,25 mm e 2,00 mm de espessura de parede. O feixe de nêutrons foi obtido de uma fonte isotópica do tipo Am-8e, de 5 Cl, termalizados em uma blindagem cilíndrica de parafina de 500 mm de diâmetro (com H/D=l), recoberta com folhas de cadmio de 2 mm, tendo em seu interior um paralelepípedo de polietileno de alta densidade com dimensões de 240 x 240 x 144mm. Os nêutrons escapavam através de um colimador quadrangular paralelo de 53,00 x 25,25 mm, com 273 mm de comprimento, cavado em uma peça de parafina borada (32X de H3BO3). As medidas experimentais apresentaram boa concordância com os modelos teóricos da literatura especializada.

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-12-08T15:26:10Z No. of bitstreams: 1 HELOISA FLORA BRASIL NÓBREGA BASTOS M.pdf: 2421806 bytes, checksum: 31e364d98e80cfcb1721b53a3d27bdd7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-08T15:26:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HELOISA FLORA BRASIL NÓBREGA BASTOS M.pdf: 2421806 bytes, checksum: 31e364d98e80cfcb1721b53a3d27bdd7 (MD5) Previous issue date: 1979-12 / Neste trabalho e estudada a metodologia do ajuste de seções de choque multigrupo utilizando parâmetros integrais. É feita uma síntese dos principais métodos existentes e o desenvolvimento matemático da adaptação de um deles. A partir deste método de referência a, e montado um sistema de calculo, reunindo as condições básicas para o funcionamento do processo de ajuste. A fim de testar o sistema desenvolvido e analisar diversos problemas que afetam o ajuste, foi feita uma série de ajustagens da seção de choque de fissão do U235 pertencente à biblioteca e à diluição infinita no sistema de cálculo para reatores rápidos do Instituto de Engenharia Nuclear.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:42:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7101_1.pdf: 452243 bytes, checksum: 57aa68abe10f33f9b564e4e7e6cba46c (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2002 / O metanol é um importante composto orgânico presente em diversos tipos de águas residuárias, como em indústrias de polpa e papel, amido de batata e unidades de gaseificação de carvão. Algumas águas residuárias contendo metanol são descarregadas com altas temperaturas, tornando atrativa a aplicação do tratamento termofílico. Em ambiente anaeróbio, o metanol pode ser consumido por acetogênicas e metanogênicas. Em condições mesofílicas, a concentração do substrato, o pH do reator, a concentração de bicarbonato e a concentração de cobalto foram os fatores ambientais relevantes na conversão anaeróbia do metanol. Entretanto, pouco se conhece sobre a degradação de metanol em ambientes termofilicos. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo investigar alguns fatores ambientais que podem ser importantes para o tratamento termofílico do metanol. Para isso, foram realizados experimentos contínuos e em batelada onde foram avaliados os efeitos da exposição de lodo termofílico em baixo pH, os efeitos da adição de micronutrientes e cobalto para o tratamento. Os resultados encontrados mostraram que lodo exposto a pH 4.0 por 120 dias, não causou inibição nos microrganismos acetogênicos metilotróficos e metanogênicos hidrogenotróficos, pois quando os ensaios foram realizados com pH neutro, rapidamente recuperaram suas atividades. Em contraste, as metanogênicas metilotróficas estavam praticamente inativas. Em relação ao efeito de micronutrientes, foi observado que, quando o lodo foi cultivado com micronutrientes, o reator removeu 98,7% do metanol aplicado com uma atividade metanogênica específica para metanol de 1,69 g CH4-DQO/ g SSV d. Já para o lodo cultivado com todos micronutrientes, exceto cobalto, a eficiência foi de 97,3% com atividade de 1,27 g CH4-DQO/ g SSVd. Para o lodo cultivado sem a adição de micronutrientes, a eficiência do reator foi 92, 4% que resultou numa atividade específica para metanol de 0,94 g CH4/ g SSVd. A concentração de ácidos graxos voláteis foi menor que 0,11 g COD/ L em todos os reatores. Os resultados obtidos indicaram que outros micronutrientes, além do cobalto, também são importantes no tratamento termofílico do metanol. Para que haja metanogênese do metanol na faixa termofílica são necessários que o pH seja neutro, a presença de bicarbonato e a adição de micronutrientes