Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Submitted by Jesiel Ferreira Gomes (jesielgomes@ufcg.edu.br) on 2017-12-01T15:35:57Z No. of bitstreams: 1 ANTONIO RODRIGUES TACIDELLI - DISSERTAÇÃO PPGEQ - 2007.pdf: 1399930 bytes, checksum: 619c1d3a8475477782394bfb6bb0f55d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-01T15:35:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANTONIO RODRIGUES TACIDELLI - DISSERTAÇÃO PPGEQ - 2007.pdf: 1399930 bytes, checksum: 619c1d3a8475477782394bfb6bb0f55d (MD5) Previous issue date: 2007-06 / Este trabalho é voltado para a análise técnica de um processo específico da produção de poli (cloreto de vinila) (PVC) cujo objetivo é de aumentar sua produtividade sem comprometer a qualidade do produto final nem a segurança operacional e fornecer as melhores condições operacionais para a operação deste processo. Atualmente a produtividade dos reatores da fábrica em questão está em 300 t/m³/reator/ano. A fim de elevar este valor foram empregadas as técnicas de elevação da temperatura no final de reação e injeção de monômero adicional durante a reação. Nenhum investimento adicional foi realizado na planta. Planejamentos experimentais foram conduzidos para avaliar os efeitos desta aplicação na qualidade da resina e na produtividade. Otimização foi conduzida para definir o melhor ponto operacional. Após implantação das condições obtidas, em mais de 600 reações, o uso em conjunto das duas técnicas indicou um aumento de 18,8% na produtividade. A disponibilidade de produção para a resina pipe foi de mais 15.000 toneladas por ano. A qualidade do produto final representada pelos parâmetros de densidade aparente, porosidade, valor K, diâmetro médio de partícula, teor de finos e de grossos não tiveram alterações significativas em relação à especificação desejada. / This work mentions an industrial case of production capacity increasing of reactors which produce PVC resin. To obtain more productivity two different techniques were applied into the process. The rise of temperature to the reaction end and a monomer injection close to the critical point of conversion of the resin were the techniques used. An experimental design was done to study the influence of these both techniques on the productivity and the quality results. After this, the best operational conditions were set in the reactors and more than 600 batches were carried on to validate the tests. An 18.8% increase was reached in the productivity. More than 15,000 tons per year are now available in the plant capacity. The final quality of the resin was inside of the desired specification.

[pt] O elemento combustível de um reator do tipo LMFBR consiste em um feixe de barras de arranjo triangular com espaçadores helicoidais entre os quais é bombeado o refrigerante. Neste trabalho, utilizando-se de tal elemento combustível composto de sete barras com espaçadores helicoidais acoplado a um circuito de ar foi simulado o comportamento hidrodinamico do escoamento. Uma série de medidas foram efetuadas para se obter as distribuições da pressão estática e da tensão cisalhante na superfície das barras, para diferentes números de Reynolds, variando-se a posição axial e angular, em um passo da helicoidal. Dos resultados obtidos, observou-se a existência de zonas de baixa pressão na superfície das barras, assim como a não dependência da tensão cisalhante adimensionalizada pela tensão média em função do número de Reynolds. Observou-se, ainda, variações bruscas na distribuição da pressão estática e da tensão cisalhante, que devem ser levadas em considreação no projeto termo-hidráulico devido a possibilidade de ocorrência de bolhas de cavitação no refrigerante. / [en] The fuel element of a LMFBR reactor consists of a wire wrapped rod bundle with triangular array with the coolant flowing in the space between the rods. In this work, using this type of element with seven rods connected to an air open loope, it was simulated the hydrodinamic behavior of the flow. Several measurements were performed in order to obtain the static pressure and the rods wall shear stress distributions, for different Reynolds numbers and different axial and angular positions in a wire wrap lead. From the obtained results, it was observed the existence of low pressure zones on the surface of the rods, as well as the non-dependency on the Reynolds number of the wall shear stress distribuition non-dimensinalized by its average value. Yet, it was observed abrupt variations in the static pressure and wall shear stress distributions which should be taken into account in the thermalhydraulic design due to the possibility of accurance of cavitation bubbles in the coolant.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2010. / Made available in DSpace on 2012-10-25T10:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274635.pdf: 25264384 bytes, checksum: 433dc34b3e4a550ada07e2a994b32493 (MD5) / Este trabalho tem como objetivo específico estudar estruturas de reatores eletrônicos para LEDs de iluminação. Primeiramente são avaliadas as propriedades elétricas, ópticas e térmicas dos LEDs de potência. É apresentado um modelo elétrico simplificado para simulação e considerada a influência da temperatura da junção nos LEDs, nas suas características ópticas e elétricas. Também é proposto um método de estimação da temperatura da junção para os LEDs de potência. A seguir, são analisadas as características necessárias para as fontes de alimentação dos LEDs de potência, e a influência do tipo de modulação utilizada para modificar a sua intensidade luminosa. São propostos conversores CC-CC auto-oscilantes para os LEDs de potência e uma técnica para equalização de corrente em vetores de LEDs. A aplicabilidade dos conversores CC-CC básicos também é analisada. Além disso, é avaliada a aplicação dos conversores série ressonantes nos LEDs de potência. O modelo elétrico simplificado foi utilizado para a análise e para o dimensionamento do conversor série ressonante. Também é ponderada a inserção de um capacitor de filtro em paralelo com os LEDs, bem como a operação do conversor sem o capacitor eletrolítico do barramento de corrente contínua. Os conversores série ressonantes auto-oscilantes e a integração de estágios para correção do fator de potência são avaliados. Resultados experimentais dos protótipos são obtidos, analisados e discutidos para validação das metodologias aplicadas. / This work aims to study specific topologies of electronic drives for lighting LEDs. Firstly it is considered the electrical, optical and thermal properties, of power LEDs. Following, it is presented a simplified LED electrical model for simulation, and it is analyzed the influence of the LED junction temperature in its optical and electrical characteristics. It is also proposed a method for estimating junction temperature for power LEDs. In the sequence, the characteristics required to power supplies for LED, and the influence of the modulation strategy used to change the light intensity of power LEDs are analyzed. DC-DC self-oscillating converters for power LEDs are proposed. The applicability of basic DC-DC converters is analyzed. Moreover, the application of series resonant converters in power LEDs is presented. The simplified LED electric model was used for the analysis and for the design of series resonant converters. It is also analyzed the insertion of a filter capacitor in parallel with the LEDs, as well as the converter operation without the DC bus electrolytic capacitor. The self-oscillating series resonant converters and integration stages for power factor correction are analyzed. Experimental results of the prototypes are obtained, analyzed and discussed to validate the proposed methodologies.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T19:38:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294184.pdf: 60924025 bytes, checksum: d0ad035b3b44bf376292764b1c3d017b (MD5) / Neste trabalho descrevem-se conversores eletrônicos operando em alta freqüência, para lâmpadas de alta intensidade de descarga de vapores metálicos ou de haletos metálicos. Utilizam-se técnicas de integração para a obtenção de elevado fator de potência e de alimentação para redução da oscilação na potência de saída com o objetivo de eliminar o fenômeno da ressonância acústica. Utiliza-se uma estrutura com dois interruptores controlados que, em operação, integram a função de inversor de tensão em meia ponte para a alimentação da lâmpada e de correção do fator de potência. A integração de funções é obtida com o auxílio de duas estruturas de filtragem, que empregam elementos passivos (indutores e capacitores). Os elementos de saída são responsáveis por limitar a corrente de alimentação da lâmpada bem como seu conteúdo espectral. Os elementos de entrada são responsáveis por possibilitar que a corrente da fonte de alimentação seja senoidal em fase com a tensão e tenha um baixo conteúdo espectral (harmônicos) para a carga dos capacitores de barramento. Além disto, se projetados adequadamente, os capacitores utilizados no filtro de entrada, em conjunto com a impedância de linha, operam como um filtro para reduzir ainda mais o conteúdo espectral da corrente de entrada do reator.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T02:23:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 289924.pdf: 11626138 bytes, checksum: e0d14293f7b00442f257236eeea01b1b (MD5) / Nos sistemas de corrente contínua em alta tensão usados para transmissão de energia elétrica em longas distâncias, o processo de retificação, que consiste na transformação de corrente alternada para corrente contínua, e o processo de inversão, que corresponde à transformação de corrente contínua para corrente alternada, produzem tensões e correntes harmônicas que podem gerar elevados níveis de ruído. Dentre os equipamentos elétricos que mais contribuem na geração do ruído estão os reatores com núcleo de ar. Em geral, o ruído gerado por estes equipamentos depende principalmente da vibração que é induzida na sua estrutura através da ação de forças magnéticas resultantes do fluxo de corrente que circula no reator. O objetivo principal desta pesquisa consiste no desenvolvimento de um modelo vibroacústico que permita determinar o ruído gerado por estes equipamentos. Devido à natureza do problema abordado, o modelo proposto é formado por três modelos discretos desacoplados. O primeiro modelo é usado para calcular as forças resultantes da indução magnética gerada pelo reator. O segundo modelo busca representar o comportamento dinâmico dos reatores em funcionamento, permitindo assim, determinar a velocidade de vibração ao longo de toda a superfície do reator. E o terceiro modelo simula a radiação sonora dos reatores. Os dois primeiros modelos foram desenvolvidos a partir do método numérico de elementos finitos enquanto que o modelo de radiação sonora foi elaborado usando o método de elementos de contorno, uma vez que o domínio de cálculo tem uma extensão infinita. Ensaios experimentais para caracterizar o comportamento estrutural e também o campo acústico foram realizados com o objetivo de aprimorar e validar o modelo vibroacústico proposto / High voltage direct current (HVDC) converter stations operate by rectifying high voltage AC power to DC power. As a consequence of the AC/DC conversion process, voltage and current harmonics are produced at both AC and DC sides. The voltage and current harmonics are then applied through the components within the converter station. Thus, sounds with different tones and magnitudes are excited. Often the sound generated is perceived as a nuisance at nearby residential areas. Regarding acoustics requirements, air-core reactors, transformers and capacitors are the major sound sources in HVDC stations. The generation of sound by an air-core reactor is mainly dependent on vibration of its structure caused by electrical excitation, as a result of current flow through the equipment. The aim of this research is to develop a vibroacoustic numerical model in order to calculate the sound generated by air-core reactors. According to the type of the problem that is being studied, the model proposed is established by three discrete-uncoupled models. The first one is used to calculate the forces generated by the magnetic induction acting on the reactor. The second model describes the dynamic behavior of the reactor while it is running. As a result of the second model we have the velocity of vibration of the reactor. The last model is used to simulate the sound radiation by the reactor. While the first two models were developed using finite element method, the model that describes the sound radiation was developed using boundary element method. Experimental tests were made to describe the structural and acoustic behavior and also to update and validate the results obtained with the vibroacoustic model proposed

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:08:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303785.pdf: 2616777 bytes, checksum: 34b27ce96a99fda10ff1567df7c4e89b (MD5) / A busca de alternativas energéticas é foco constante na ciência. A transesterificação de óleos vegetais via micro-ondas é uma alternativa para a produção de biodiesel. Atualmente, a metodologia utilizada envolve a catálise básica com aquecimento convencional do sistema reacional, onde o principal gargalo para a produção de biodiesel etílico é o tempo reacional maior, quando comparado à transesterificação metílica, além de uma perda de ésteres pela emulsificação do sistema. Neste contexto, foi abordada a produção de biodiesel etílico em meio ácido induzido por micro-ondas (2,45 GHz) em reator de escala piloto. Para tanto, a abordagem tratou de duas propostas de reatores do tipo batelada, com capacidade de 100 L, denominados de reator de micro-ondas piloto (RMP) e reator de micro-ondas piloto modificado (RMPM). Em ambos os casos procurou-se obter uma solução a gargalos apresentados pela tecnologia convencional, visando o trabalho com matéria graxa residual, possibilitando com isso agregar valor a este tipo de matéria prima e minimizar o impacto ambiental que o descarte inadequado desse tipo de matéria prima tem causado. Também foi foco do trabalho o avanço da tecnologia de micro-ondas para a produção de biodiesel etílico, buscando, desta forma, colaborar para a diversidade do parque tecnológico e da matriz energética nacional. Nos reatores foram estudados parâmetros como: eficiência da adaptação das micro-ondas via testes calorimétricos, estudo processo produtivo de biodiesel etílico via transesterificação em meio ácido e o monitoramento do processo produtivo via medidas de composição por ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN de 1H). O RMP apresentou uma eficiência de adaptação da cavidade de 74,5% e um percentual de conversão de 98% para uma estequiometria de 1:8 (matéria prima:álcool) sob um percentual de catalisador de 3,77% V/V e com um tempo de emissão de 60 minutos. O RMPM apresentou uma eficiência de adaptação da cavidade de 74% e um percentual de conversão maior que 99% para uma estequiometria de 1:8 (matéria prima:álcool) sob um percentual de catalisador de 3,77% V/V e com um tempo de emissão de 70 minutos. / The search for energy alternatives is a constant focus in science. The transesterification of vegetable oils with microwave radiation is an alternative for the biodiesel of production. Currently, the methodology used involves basic catalysis with conventional heating of the reactional system, where the main bottleneck for the production of ethylic biodiesel is the larger reaction time when compared to the methylic transesterification route, in addition to a loss of esters by emulsification of the system. In this context, the control and optimization of ehtylic biodiesel production process with homogeneous acid catalysis induced by microwave (2.45 GHz) was addressed. By doing so, was developed and discussed two proposals for batch-type reactors, with a capacity of 100 L, called microwave pilot reactor pilot (MPR) and microwave modified pilot reactor (MMPR). Furthermore, our work attempt to find a viable alternative to work with residual grease matter, enabling it to add value to this type of raw material and to minimize the environmental impacts that improper disposition of such material has caused. The advancement of microwave technology for biodiesel ethylic production, contributing to the diversity of the national technology park and energetic matrix was also a proposal of this work. In the reactors were studied parameters such as efficiency of the adaptation of microwave via calorimetric tests, study the production process of biodiesel via transesterification of ethyl acid and monitoring the production process through composition measurements by nuclear magnetic resonance of hydrogen (NMR of 1H). The MPR has presented as best result an average efficiency of adaptation of the cavity around 74.50% and a conversion percentage of 98% for a stoichiometry of 1: 8 (raw material: alcohol) under a catalytic percentage of 3.77% V/V and with a reaction time of 60 minutes. The MMPR performed as best result an average efficiency of adaptation of the cavity around 74% and a conversion percentage larger than 99% for a stoichiometry of 1: 8 (raw material: alcohol) under a catalytic percentage of 3.77% V/V and with a reaction time of 70 minutes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T19:19:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225992.pdf: 665851 bytes, checksum: de89fb0caa290ef509c68014bf439d05 (MD5) / Para a polimerização em suspensão, o conhecimento das condições de mistura no reator é um fator crítico, pois a distribuição de tamanhos das partículas (DTP) produzidas em suspensão está diretamente relacionada à fluidodinâmica no reator. Segundo Vivaldo-Lima et al. (1997), a mais importante tarefa na operação prática de polimerização em suspensão é o controle da DTP final, particularmente nos casos de poliestireno expansível (EPS), onde as próprias partículas produzidas ao longo do processo são o produto final. Portanto, o estudo da influência da geometria do reator e das condições de mistura durante a polimerização em suspensão em condições de operação similares a utilizada na indústria sobre a DTP é extremamente relevante para um melhor controle sobre o processo. Há poucas referências na literatura sobre a modelagem da evolução da DTP em tal sistema de polimerização, bem como estudos experimentais sistemáticos que correlacionem as variáveis de operação com a distribuição de tamanhos de partículas (DTP) de uma polimerização em suspensão, especialmente sob condições próximas às industriais com alto "holdup" (fração volumétrica de monômero em relação ao volume total do meio reacional). Neste trabalho foi realizado um estudo experimental sobre o efeito das variáveis operacionais, velocidade de agitação, posição do impelidor e a razão do volume de monômero/volume do meio reacional ("holdup") sobre a Distribuição de Tamanhos de Partícula (DTP) final obtida pela polimerização de estireno em suspensão. Os dados experimentais mostraram que o "holdup" apresenta um efeito significativo sobre a DTP e que a diminuição deste, leva a obtenção de tamanhos de partículas maiores. A velocidade de agitação e a altura do impelidor em relação ao fundo do reator não apresentam efeitos tão significativos. Porém, ao aumentar estas duas variáveis há uma clara tendência no deslocamento da DTP para partículas menores. Através do tratamento estatístico dos dados experimentais, comprovou-se os efeitos de cada variável sobre o diâmetro médio de Sauter. Os modelos estatísticos obtidos para cada faixa de tamanho e para o diâmetro médio de Sauter também apresentaram uma boa reprodutibilidade em relação aos dados experimentais. In a suspension polymerization, the knowledge of the mixing effects in the reactor is a critical point, as the particle size distribution (PSD) produced by suspension polymerization is related to the fluid dynamics of the reactor. According to Vivaldo-Lima et al. (1997), the most important issue in the practical operation of a suspension polymerization is the control f the final PSD. This is particularly important in the case of the expandable polystyrene (EPS), where the particles produced during the suspension are the final product. Therefore, the study of the effect of the reactor geometry and mixing conditions during a suspension polymerization with similar operation conditions to those employed in industry over the PSD is extremely important to improve the process control. There are few references in the literature about the PSD modeling in such polymerization systems, as well as systematic studies that correlate operational conditions with the particle size distribution (PSD) of a suspension polymerization, especially under conditions close to those found in industry as high holdup (volume fraction of monomer related to the total volume of the reaction medium). In this work, an experimental study about the effect of operational variables (stirrer speed, impeller position, holdup) over the final Particle Size Distribution (PSD) obtained by styrene suspension polymerization is carried out. Experimental data showed a significant effect of holdup over the PSD and that the decrease of holdup led to an increase in the particle size. Stirrer speed and impeller position did not present such significant effect. Nevertheless, it was observed a tendency of the PSD toward lower sizes when increasing these two variables. The effects of each variable over the average diameter of Sauter was verified throw the statistical analysis of experimental data. The statistical models obtained for each size range and for the average diameter of Sauter also presented a good reproducibility in relation to experimental data.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-22T21:19:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247005.pdf: 2019408 bytes, checksum: 9bda7ba7dd3c154b93b568e5d98c7d37 (MD5) / Este trabalho apresenta novas topologias para reatores eletrônicos com alto fator de potência aplicados em lâmpadas fluorescentes, baseadas no conceito "Charge pump", onde se destacam algumas características tais como: redução dos custos de produção por possuírem menor quantidade de componentes, baixa distorção harmônica na corrente de entrada, menor corrente nos interruptores e baixa tensão sobre o capacitor do barramento CC. Além disso, a principal característica destas novas topologias é a sua simplicidade e a grande possibilidade de compactação. A metodologia de cálculo para a condição de fator de potência unitário e os resultados experimentais dos protótipos utilizando lâmpadas fluorescentes é apresentada neste trabalho, validando a teoria e comprovando a viabilidade técnica das propostas.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T02:14:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 237354.pdf: 3623005 bytes, checksum: a52b1f950578c7f28428cf532636bd22 (MD5) / Este trabalho apresenta conversores eletrônicos para o acionamento de lâmpadas de descarga com estabilização da corrente pulsada em alta freqüência. Utiliza-se um inversor de tensão em ponte completa com o controle por valores de pico da corrente ou um inversor meia ponte utilizando um elemento capacitivo. Esses conversores permitem implementar a variação da intensidade luminosa da lâmpada (dimerização), bem como variar a freqüência dos pulsos numa ampla faixa de freqüência, evitando o aparecimento da ressonância acústica. Ainda, permitem uma variação da potência em baixa freqüência, com a finalidade de melhorar as características calorimétricas da luz emitida por alguns tipos de lâmpadas de descarga, como a de vapor de sódio de alta pressão. Os conversores apresentam uma redução expressiva no volume do circuito de potência, em virtude da retirada do elemento magnético, sendo tanto mais atrativos quanto maior for a potência da lâmpada.