O grande volume de dados coletados pelas empresas nas últimas décadas tornou-se uma fonte de informações valiosas, permitindo às empresas obter maior competitividade. Entretanto, a análise desses dados - a transformação deles em informações úteis - tornou-se uma tarefa difícil. Em muitos casos, além desses dados existirem em grande número de itens, eles são compostos por um grande número de dimensões (ou atributos), dificultando a sua compreensão. Nesses dados, uma eliminação de atributos correlacionados poderia diminuir a complexidade de diversas técnicas de análise existentes. Embora a existência de correlações entre atributos possa ser encontrada por diversas técnicas estatísticas, essas correlações também podem ser observadas visualmente. Este trabalho apresenta a técnica Visualização por Blocos Verticais - BV que permite a sobreposição de diferentes mapeamentos de um mesmo conjunto de dados de alta dimensão, tornando possível a observação visual das correlações existentes entre os atributos. A técnica Visualização por Blocos Horizontais - BH, também apresentada neste trabalho, permite a sobreposição de mapeamentos de eventos orientados por um atributo separador, permitindo observar a evolução dos objetos como um todo. Ambas as técnicas utilizam o algoritmo FastMap para realizar a redução de dimensionalidade dos dados para um espaço euclidiano tridimensional para viabilizar sua visualização em um ambiente interativo e intuitivo.

A redução carbotérmica do minério de ferro é a mais importante reação na fabricação do ferro, e tem sido obtida principalmente em Alto-Forno. Nos últimos anos, muitos processos novos foram propostos como alternativas e vários tipos de reatores foram testados. O processo mais promissor foi aquele em que a mistura minério de ferro e material carbonáceo eram aquecidos a altas temperaturas, promovendo a reação com formação do ferro metálico. Tornou-se claro que um dos principais obstáculos para a rápida reação é a transferência de calor da região externa para o centro da mistura. Por outro lado, muitos estudos têm mostrado que o aquecimento por microondas é muito efetivo em processos industriais, como secagem e sinterização de cerâmicos. No aquecimento por microondas, o material é aquecido a partir de seu interior, logo evita a obrigação de um aquecimento de fora para dentro do material. Neste trabalho, o aquecimento por microondas foi aplicado para a redução carbotérmica da hematita. Os resultados obtidos mostraram que é possível aquecer a mistura minério de ferro - carbono acima da temperatura de reação e que a taxa de reação é comparável à obtida por aquecimento convencional utilizando-se a mesma mistura. / The carbothermic reduction of iron ores is the most important reaction in ironmaking, and has been performed mainly in the Blast Furnace. In the last years, several new processes have been proposed as alternatives, and many types of reactors have been tested. The most promising processes are those in which a mixture of iron ore and carbonaceous material is heated at high temperatures, promoting the reaction with formation of metallic iron. It became clear that one of the main obstacles to a fast reaction is heat transfer from the surroundings to the core of the mixture. On the other hand, several studies have shown that microwave heating is very effective in some industrial processes, like drying and sintering of ceramics. In the microwave heating, the material is heated from the inside, thus avoiding the constraints of heat transfer from the surroundings to the inner part of the material. In this work, microwave heating has been applied to the carbothermic reduction of hematite. The obtained results have show that it is possible to heat iron-carbon mixture above the reduction temperature, and the reaction rates have been compared to those obtained employing conventional heating with the same mixtures .

Na escala industrial a obtenção do carboneto de silício (SiC) pela redução carbotérmica da sílica ainda é o meio mais utilizado para sua sintetização. O presente estudo visa identificar, de forma comparativa, dentre os redutores comuns como coque de petróleo, negro de fumo, carvão vegetal e grafite o resultado da reação carbotérmica da sílica a partir da turfa. Menciona-se como que a turfa, pode ocorrer na natureza concomitantemente a jazimentos de areias de sílica de elevada pureza, uma das fontes de sílica, destacando que, a proximidade da matéria prima e sua qualidade são, elementos essenciais que determinam os tipos, pureza e custo de produção do SiC. Os ensaios desenvolveram-se a partir de amostras produzidas em forno de resistência elétrica com atmosfera controlada nas temperaturas de 1550ºC, 1600ºC e 1650ºC, tantos os precursores como os produtos da reação de redução carbotérmica foram caracterizados aplicando-se técnicas de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS). Os resultados evidenciaram a formação do SiC para todos os redutores comuns, bem como para a turfa, mas não foi possível perceber claramente a diferença entre eles, sendo necessário para tanto, ensaios específicos adicionais. / The production of silicon carbide (SiC) in an industrial scale still by carbothermal reduction of silica . This study aims to identify, in a comparative way, among the common reducers like petroleum coke, carbon black, charcoal and graphite the carbothermal reduction of silica from the peat. It is shown, that the peat, also occurs in nature together with high purity silica sand deposits, where the proximity of raw materials and their quality are key elements that determine the type, purity and cost of production of SiC. Tests were running from samples produced in the electric resistance furnace with controlled atmosphere at temperatures of 1550ºC, 1600°C and 1650°C, both the precursors and products of reaction of carbothermal reduction were characterized by applying techniques of X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM) and Energy-Dispersive X-ray analysis Spectroscopy (EDS). The results showed the formation of SiC for all common reducers, as well as for peat, but it was not possible to realize clearly the difference between them, being necessary, specific tests.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Na escala industrial a obtenção do carboneto de silício (SiC) pela redução carbotérmica da sílica ainda é o meio mais utilizado para sua sintetização. O presente estudo visa identificar, de forma comparativa, dentre os redutores comuns como coque de petróleo, negro de fumo, carvão vegetal e grafite o resultado da reação carbotérmica da sílica a partir da turfa. Menciona-se como que a turfa, pode ocorrer na natureza concomitantemente a jazimentos de areias de sílica de elevada pureza, uma das fontes de sílica, destacando que, a proximidade da matéria prima e sua qualidade são, elementos essenciais que determinam os tipos, pureza e custo de produção do SiC. Os ensaios desenvolveram-se a partir de amostras produzidas em forno de resistência elétrica com atmosfera controlada nas temperaturas de 1550ºC, 1600ºC e 1650ºC, tantos os precursores como os produtos da reação de redução carbotérmica foram caracterizados aplicando-se técnicas de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS). Os resultados evidenciaram a formação do SiC para todos os redutores comuns, bem como para a turfa, mas não foi possível perceber claramente a diferença entre eles, sendo necessário para tanto, ensaios específicos adicionais. / The production of silicon carbide (SiC) in an industrial scale still by carbothermal reduction of silica . This study aims to identify, in a comparative way, among the common reducers like petroleum coke, carbon black, charcoal and graphite the carbothermal reduction of silica from the peat. It is shown, that the peat, also occurs in nature together with high purity silica sand deposits, where the proximity of raw materials and their quality are key elements that determine the type, purity and cost of production of SiC. Tests were running from samples produced in the electric resistance furnace with controlled atmosphere at temperatures of 1550ºC, 1600°C and 1650°C, both the precursors and products of reaction of carbothermal reduction were characterized by applying techniques of X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM) and Energy-Dispersive X-ray analysis Spectroscopy (EDS). The results showed the formation of SiC for all common reducers, as well as for peat, but it was not possible to realize clearly the difference between them, being necessary, specific tests.

A redução carbotérmica do minério de ferro é a mais importante reação na fabricação do ferro, e tem sido obtida principalmente em Alto-Forno. Nos últimos anos, muitos processos novos foram propostos como alternativas e vários tipos de reatores foram testados. O processo mais promissor foi aquele em que a mistura minério de ferro e material carbonáceo eram aquecidos a altas temperaturas, promovendo a reação com formação do ferro metálico. Tornou-se claro que um dos principais obstáculos para a rápida reação é a transferência de calor da região externa para o centro da mistura. Por outro lado, muitos estudos têm mostrado que o aquecimento por microondas é muito efetivo em processos industriais, como secagem e sinterização de cerâmicos. No aquecimento por microondas, o material é aquecido a partir de seu interior, logo evita a obrigação de um aquecimento de fora para dentro do material. Neste trabalho, o aquecimento por microondas foi aplicado para a redução carbotérmica da hematita. Os resultados obtidos mostraram que é possível aquecer a mistura minério de ferro - carbono acima da temperatura de reação e que a taxa de reação é comparável à obtida por aquecimento convencional utilizando-se a mesma mistura. / The carbothermic reduction of iron ores is the most important reaction in ironmaking, and has been performed mainly in the Blast Furnace. In the last years, several new processes have been proposed as alternatives, and many types of reactors have been tested. The most promising processes are those in which a mixture of iron ore and carbonaceous material is heated at high temperatures, promoting the reaction with formation of metallic iron. It became clear that one of the main obstacles to a fast reaction is heat transfer from the surroundings to the core of the mixture. On the other hand, several studies have shown that microwave heating is very effective in some industrial processes, like drying and sintering of ceramics. In the microwave heating, the material is heated from the inside, thus avoiding the constraints of heat transfer from the surroundings to the inner part of the material. In this work, microwave heating has been applied to the carbothermic reduction of hematite. The obtained results have show that it is possible to heat iron-carbon mixture above the reduction temperature, and the reaction rates have been compared to those obtained employing conventional heating with the same mixtures .

Orientador: Hebe de Las Mercedes Villullas / Coorientador: Joelma Perez / Banca: Margarida Juri Saeki / Banca: Almir de Oliveira Neto / Resumo: A insuficiência do desempenho e estabilidade dos eletrocatalisadores são fatores que ainda inviabilizam o uso em larga escala das células a combustível de baixa temperatura de operação, tanto das PEMFC ("Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell") quanto das DAFC ("Direct Alcohol Fuel Cell"), destacando-se as perdas associadas ao desempenho do catodo. Considerando a importância tecnológica de melhorar o desempenho das células a combustível, é evidente a necessidade de realizar estudos visando o desenvolvimento de eletrocatalisadores eficientes para a redução de oxigênio e tolerantes à presença de alcoóis. Além disso, desenvolver materiais alternativos que não contenham Pt é desejável para diminuir os custos dos catalisadores. A motivação geral deste trabalho foi a preparação e caracterização de nanopartículas bimetálicas PdM/C (M = Fe, Co e Ni) suportadas em carbono de elevada área superficial, com o intuito de estudar as suas propriedades eletrocatalíticas para a reação de redução de oxigênio, determinando também a estabilidade e a tolerância à presença de metanol, como estratégia para avaliar a viabilidade de que possam ser utilizadas como catodos em células a combustível. O trabalho envolveu a utilização do método do poliol para a obtenção dos eletrocatalisadores nanoparticulados bimetálicos a base de Pd, objetivando à obtenção de partículas com tamanhos inferiores a 8 nm e alta homogeneidade de tamanho e dispersão das partículas. O método de síntese foi utilizado variando-se o tempo de refluxo, sendo preparados catalisadores de PdNi/C, PdFe/C e PdCo/C com composições nominais 70:30 e 50:50. Nas condições testadas, foi possível a obtenção de ligas metálicas com tamanho de cristalito pequeno (em torno de 2nm). Os materiais preparados apresentaram boas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The low performance and stability of the electrocatalysts are still factors that prevent the widespread use of fuel cells of low temperature operation, for the PEMFC (polymer electrolyte membrane fuel cell ") as well as for DAFC (" direct alcohol fuel cell), being the largest losses associated due to the performance of the cathode. Considering the technological importance of improving the fuel cells performance, it is evident that studies aiming the development of efficient electrocatalysts for oxygen reduction and tolerant of the presence of alcohols are needed. In addition, to develop Pt-free materials is desirable to reduce the cost of alternative catalysts. The purposes of this work were the preparation and characterization of bimetallic nanoparticles PdM/C (M = Fe, Co and Ni) supported on high surface area carbon, in order to study their electrocatalytic properties for the oxygen reduction reaction, measuring, as well, their stability and tolerance to the presence of methanol, as strategy to assess the viability of their use as fuel cells cathodes. The work involved the use of a polyol method to obtain the Pd-based bimetallic electrocatalysts, in order to obtain nanoparticles with sizes smaller than 8 nm, highly homogeneous in size and well dispersed on the support. The synthesis method was used varying the reflux time, for the preparation of PdNi/C, PdFe/C and PdCo/C catalysts with nominal compositions 70:30 and 50:50. Under those experimental conditions, it was possible to obtain alloys with small crystallite size (around 2 nm). The prepared materials showed good electrocatalytic properties for the oxygen reduction reaction. The accelerated tests of stability showed that the materials are stable, with durability superior to that of the commercial palladium catalyst used as reference material. The study of methanol tolerance showed that... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Neste estudo foi investigado o processo de redução térmica do óxido de grafeno em médio vácuo como uma rota viável de baixo custo econômico para obtenção do óxido de grafeno reduzido para aplicação em supercapacitores. O objetivo principal foi estudar a influência da temperatura de processamento no grau de redução do óxido de grafeno utilizando um sistema de vácuo com bomba mecânica de duplo estágio. O processamento constituiu na exposição do óxido de grafeno em várias temperaturas (200, 400, 600, 800 e 1000 °C) com pressão reduzida (10-2mbar) condição de médio vácuo. Foram utilizadas técnicas convencionais para caracterização dos materiais precursores e processados, tais como: microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX) e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Com os resultados deste estudo foi demostrado que é possível obter o óxido de grafeno reduzido utilizando um sistema de vácuo com bomba mecânica de duplo estágio e temperaturas de processamento superiores a 200°C. / In this study the process of medium vacuum thermal reduction of the graphene oxide as a low cost route for obtaining reduced graphene oxide has been investigated. The main objective was to study the influence of the processing temperature on the degree of reduction of the graphene oxide using a vacuum system with two stage backing pump. The processing was carried out by exposing the graphene oxide at various temperatures (200, 400, 600, 800 e 1000 °C) with reduced pressure (10-2 mbar). Conventional techniques have been employed to the characterization of the starting and processed materials, such as: scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction and Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR). With the results of this study it has been demonstrated that it is possible to obtain the reduced graphene oxide using a vacuum system with a two stage backing pump and processing temperatures superior to 200°C.

Este trabalho teve como objetivo estudar a redução de poeira de aciaria LD, elétrica e ferrita de zinco utilizando duas composições diferentes de gases redutores. Inicialmente foram realizadas as caracterizações das matérias primas. Esta etapa foi executada através de análise química, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, análise granulométrica e densidade aparente. Foi feita também a caracterização térmica das poeiras de aciaria elétrica e LD. Na próxima etapa, pelotas foram confeccionadas a partir das matérias primas em estudo. Em seguida, foram realizadas as etapas de redução. Esta etapa foi desenvolvida com o uso de uma mistura redutora com 90% Argônio com 10% hidrogênio e outra simulando gás natural reformado (utilizando-se a primeira composição de gás redutor mais CO, na proporção de 75% de H2 e 25% de CO). Foram utilizadas vazões de 50, 100, 150 e 200mL/minuto de gás redutor para ambos os gases. Com os dados de perda de massas, partiu-se para a investigação cinética. Esta foi desenvolvida através de uma derivação do método conhecido por Stepwise Isothermal Analysis, onde ao invés da taxa de reação controlar o salto entre os patamares de temperatura, este é gerenciado pelo usuário. Os resultados de caracterização mostraram que a poeira de aciaria elétrica é composta por ferro e zinco e a poeira de aciaria LD é composta principalmente por ferro e cálcio. Na PAE, o ferro apresentou-se como magnetita e o zinco como zincita e franklinita. A poeira de aciaria LD apresentou como principais fases a base de ferro a wustita e a magnetita. Com relação à cinética de redução, foi notado que para as pelotas de poeira de aciaria LD, utilizando mistura gasosa, a etapa inicial de redução (550 a 650°C) foi controlada pela etapa de nucleação e a partir de 700°C, para ambos os gases, a reação passou a ser controlada pela difusão. No caso da redução da ferrita de zinco, foi notado que a etapa inicial de redução (entre 550 a 650°C) foi controlada por reação química. Após 700°C, foi concluído que a reação passou a ser controlada por difusão para ambos gases. Por fim, na redução das pelotas de poeira de aciaria elétrica foi observado que no estágio inicial, a redução foi controlada por nucleação. A partir de 700°C foi visto que a reação apresentou um controle misto entre nucleação e difusão. / The aim of this work was study of the reduction of basic oxygen furnace dust (BOFD), electric arc furnace dust (EAFD) and zinc ferrite. To do this, two different reducing gases were used. Initially, the raw materials were characterized by chemical analysis, X-ray, scanning electron microscope, size analysis and bulk density. Furthermore, thermal characterization was also performed in both BOFD and EAFD. The next step, pellets were made using the raw materials. The reduction tests were carried out on the pellets through two different reducing gases. The first gas used was a mixture between argon (90wt.%) and hydrogen (10wt.%). The last one was a gas simulating reformed natural gas. In this case, it was accomplished a mixture between the first gas with CO. Fluxes at 50, 100, 150 and 200mL/minute were used in this study in both reducing gas. The kinetic investigation was executed through loss mass curve obtained from reduction tests. The method used for kinetic analysis is a method derived from Stepwise Isothermal Analysis (SIA) where the isothermals are controlled by user. The results from characterization showed that EAFD is composed mainly of iron and zinc. The iron´s phase found was magnetite while zinc´s phases detected were zincite and franklinite. The BOFD is composed by iron and calcium. It was verified that the main iron´s phases encountered were wustite and magnetite. The kinetic analysis showed that pellets of BOFD reduced by gaseous mixture at 550 to 650°C was controlled by nucleation. After 700°C, in both reducing gases, the reactions were controlled by diffusion. To zinc ferrite, it was checked out that initially (550 to 650°C) the reaction was controlled by phase boundary reaction. After 700°C, it was concluded that reaction of reduction for zinc ferrite switched to diffusion in both reducing gases. Lastly, reduction of BOFDs pellet was noted (550 to 650°C) that the reduction was controlled by nucleation. Further 700°C, it was observed that the reaction showed a mix control between nucleation and diffusion.

A Reação de Redução de Oxigênio (RRO) foi estudada em eletrocatalisadores constituídos por platina e paládio suportados em carbono em eletrólito de H2SO4. A caracterização estrutural foi realizada por DRX (difratometria de raios X) e a composição dos catalisadores foi determinada por EDX (espectroscopia de energia dispersiva de raios X). As propriedades eletrônicas foram investigadas por XAS (X-ray absorption spectroscopy) in situ, na região de XANES (X-ray absorption near edge structure). As atividades dos catalisadores foram comparadas por curvas de Tafel corrigidas por transporte de massa. Os materiais formados por Pt-Pd suportados em carbono mostraram maior atividade específica para a RRO quando comparados com os catalisadores constituídos somente por platina suportada em carbono. A maior atividade foi relacionada a uma menor força de adsorção de espécies oxigenadas nesses catalisadores. / Oxygen reduction reaction (ORR) on platinum-palladium electrocatalysts supported on carbon was studied in H2SO4 electrolyte. The structure of the catalysts was characterized by XRD (X-ray diffractometry) and the composition was determined by EDX (Energy dispersive X-ray spectroscopy). The electronic properties were investigated by in situ XAS (X-ray absorption spectroscopy) in the XANES (X-ray absorption near edge structure) region. Mass-transport corrected Tafel plots were used to compare the electrocatalytic activity of the materials. The Pt-Pd catalysts have shown higher specific electrocatalytic activity than Pt only catalysts. The higher activity of Pt-Pd catalysts was attributed to a lower adsorption energy of oxygenated species in these catalysts.