Orientador: Roger Josef Zem / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T09:22:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santana_ElaineIsaSantosde_D.pdf: 517402 bytes, checksum: 28c8b7fd37a03b754bba71fbee94a2c9 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Nos dias atuais, um grande desafio das indústrias é conciliar a produção com os padrões de qualidade exigidos pelo mercado e o mínimo consumo energético. Em uma unidade industrial, a coluna de destilação é uma das operações unitárias que mais consome energia e freqüentemente aparece em maior número. Conseguir otimizar a utilização das fontes de energia é primordial para reduzir significativamente os custos da produção. A proposta desta tese é estudar o projeto de um sistema de separação complexo (coluna de para fracionamento de petróleo), aplicando abordagem termodinâmica: o estudo foi realizado através dos perfis termodinâmicos construídos com os resultados de simulação. A análise conjunta da GCCC (Dhole e Linnhoff, 1992) e do perfil de perdas exergéticas (Zemp, 1994) sugere modificações atrativas, do ponto de vista energético, tanto para o projeto de colunas quanto para a ampliação de capacidade de colunas em operação. Os ganhos alcançados propiciam um menor consumo de energia e custo operacional e reduz a poluição ambiental. A utilização de abordagem termo dinâmica na otimização de uma coluna de destilação precisa de um tratamento inicial nos resultados para obter os perfis termodinâmicos (composição da alimentação e produtos, temperatura e composição de cada estágio, entalpia e entropia para cada fase nos estágios). Entretanto a metodologia termodinâmica é de fácil aplicação, uma vez que os perfis gerados descrevem as oportunidades de ganhos que são revertidos em redução de custos. Durante o trabalho foi desenvolvido um programa específico para a construção dos perfis termodinâmicos (ProAt.exe) que auxiliou na avaliação dos vários casos de melhoria sugeridos. O grande diferencial entre o uso das metodologias de Análise Pinch e Análise Exergética e os métodos convencionais de otimização é a redução do esforço computacional e matemático. A utilização de dados de uma simulação convergida, que já consideram irreversibilidades do sistema, e as 1 a e 2a Leis da Termodinâmica tornam as met9dologias propostas para otimização eficientes e menos complexas / Abstract: Nowadays an industry's challenge is to combine production with high quality ordered by the clients and minimum energetic comsuption. Fractionation column is one of the operations that uses energy and often appears in large number in industry' s units. Optimize the energy source consumptions is primordial to reduce the production costs. The thesis proposal is study a design of a complex fractionation system (petroleum fractionation column) applying thermodynamic approach: the study was realized using thermodymanic profiles built with simulation results. The combined analysis of Grand Composite Curve of the Column (Dhole and Linnhoff, 1992) and Exergy Losses Profile (Zemp, 1994) suggests interesting modifications in energetic concem to column designs and retrofit. The obtaineq gains result in low energy consumption and production costs and reduce the environmental pollution. The application ofthermodynamic approach in otimization of a fractionation column needs .a inicial treatment ofthe results to obtain the thermodynamic profiles (feed and products composition, stage temperatures and composition, enthalpy and entropy for each stage phases). However the thermodynamic approach is applicable because the generated profiles shows the opportunities of gains that are compared of cost reduction. During this thesis a specific program was developed to generate the thermodynamic profiles (ProAt.exe) that helped in the evaluation of many improvement cases. The most important difference between the use of Pinch and Exergetic Analysis and the conventional approachs of otimization is the reduction of comput~cional and mathematical effort. The use of converged simulation that considers some irreversibilities of the system and the application of 1 st and 2nd Thermodymanic Laws become the proposal approaches eficient and less complex / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Martin Aznar / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T20:46:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cunha_EvelynVilmaCaravazi_M.pdf: 1619492 bytes, checksum: 1e4afeecf37b0da40904e4da5be5eb20 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho são determinados experimentalmente dados de equilíbrio líquido ¿ líquido dos sistemas de duas fases aquosas, água + PEG 8000 + sulfato de magnésio e água + PEG 8000 + sulfato de sódio, nas temperaturas de 25 e 50ºC. As composições de ambas as fases em equilíbrio foram obtidas por gravimetria, utilizando a técnica de liofilização (freeze-drying) para a determinação da quantidade de água e a calcinação em forno mufla para quantificação de PEG, sendo que a composição de sal foi obtida por diferença de massa. Os dados assim obtidos foram modelados através dos modelos NRTL e UNIFAC para o cálculo do coeficiente de atividade. O modelo NRTL, com a estimação de novos parâmetros de interação energética entre as espécies envolvidas, apresentou excelentes resultados de correlação, com baixos desvios entre as composições experimentais e as calculadas. O modelo UNIFAC, que é basicamente preditivo, foi capaz de representar satisfatoriamente os sistemas estudados com alguns grupos funcionais e parâmetros de interação existentes na literatura e outros estimados a partir dos dados experimentais obtidos nesse trabalho / Abstract: In this work, experimental data of the liquid-liquid equilibrium for the aqueous twophase systems water + PEG8000 + magnesium sulfate and water + PEG8000 + sodium sulfate were determined at 25 e 50°C. The compositions of both equilibrium phases were obtained by a gravimetric method, using the lyofilization (freeze-drying) technique for the water determination and the calcination in a muffle furnace for the PEG determination; in this way the salt was determined by mass difference. The experimental data were modeled by the NRTL and UNIFAC models for the activity coefficient. The NRTL model, with new energy interaction parameters, showed excellent correlation results, with low deviations between experimental and calculated compositions. The UNIFAC model, which is a predictive one, was able to represent the studied systems with some energy interaction parameters form the literature and others estimated from the experimental data determined in this work / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Marco Lúcio Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T02:33:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cassiani_MauriliodeBortoli_M.pdf: 5475153 bytes, checksum: e131c08cdf12f4b606583587b407be0c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este projeto tem como objetivo o estudo de motores com taxa de compressão variável. O estudo se inicia com uma análise dos fatores que corroboram a utilização da variação da taxa de compressão e os motores de compressão variável já existentes, incluindo as soluções construtivas usuais e os critérios de projeto adotados na área. Em seguida, são analisadas a cinemática e a dinâmica dos motores SVC Saab e MCE-5 (sistema pistão - biela - manivela), utilizando as equações de Newton-Euler, e a modelagem do ciclo Otto, assim como a determinação da curva de pressão no cilindro durante a combustão. A curva de pressão e a função do volume no cilindro são determinadas analiticamente considerando-se a variação da taxa de compressão no cilindro. Além disto, a fim de conhecer melhor as influências de parâmetros de projeto sobre a dinâmica do motor é realizada uma análise de sensibilidade nos mecanismos. Tal estudo consiste na variação dos parâmetros seguindo certos critérios para assim, obter respostas comparativas da dinâmica do sistema / Abstract: The main focus of this work is to study variable compression ratio engines. The study begins with an analysis of the factors that support the use of variable compression ratio and the engines that already exist, including the usual constructive solutions and the project criteria adopted in the area. After that, the kinematics and dynamics of Saab SVC and MCE-5 mechanisms (piston - connecting rod - crank system), using Newton-Euler equations, have been developed. Also, the cylinder pressure curve is important to be determined. The pressure curve and the cylinder volume function are evaluated analytically considering the variation of the compression ratio. The results of the calculated pressure curves were then compared with the analytical results available in the literature. Furthermore, in order to know the influence of the design parameters (crank rod length, connecting rod length, piston diameter and masses) in kinematics and dynamics, some sensitivity analyzes of the engine mechanisms must be performed. This study involves the variation of the engine parameters according to certain criteria in order to get comparative answers of the system kinematics and dynamics / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Maria Alvina Krahenbuhl, Antonio Jose de Almeida Meirelles, Marcelo Ganzarolli de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-02T10:04:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rolemberg_MarlusPinheiro_D.pdf: 5316736 bytes, checksum: 2118c5ec0836f46ec4da8ad77326d155 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este trabalho de pesquisa procura apresentar uma contribuição para o estudo do equihôrio de fases sólido-líquido de sistemas graxos, abordando tanto os aspectos experimentais, como também a modelagem e predição destes sistemas. Na fase experimental foi avaliada uma técnica relativamente recente para a determinação de dados de equilíbrio sólido-líquido: a Calorimetria Exploratória Diferencial (Differential Scanning Calorimetry - DSC). Um dos objetivos principais deste trabalho foi obter uma análise detalhada sobre a técnica citada, avaliando vários aspectos práticos na obtenção dos diagramas para sistemas graxos. Foi feito um estudo sobre a influência de diversos fatores que poderiam alterar a precisão do método na obtenção dos dados. Dentre os fatores possíveis, destacam-se: quantidade de amostra analisada, taxa de aquecimento empregada e escolha da região na curva térmica diferencial característica do evento térmico. Para a validação do método, dois diagramas de fases de ácidos graxos foram obtidos e os resultados comparados com dados da literatura. Também foi avaliada uma técnica experimental proposta por COUTINHO e RUFFIER-MERAY (1998) empregada na determinação do diagrama de fases, partindo-se de poucas medidas experimentais. A metodologia proposta foi aplicada aos sistemas graxos de interesse. No total foram obtidos dezenove diagramas de fases. A modelagem e predição dos sistemas foram feitas empregando a abordagem tradicional para os sistemas com pontos eutéticos e peritéticos, e uma outra abordagem, proposta por SLAUGHTER e DOHERTY (1995), foi aplicada para os sistemas que apresentaram ponto peritético. Em ambos os casos, empregou-se o modelo de Margules 2-sufixos ou o modelo UNIFAC para o cálculo dos coeficientes de atividade da fase líquida. Foi demonstrado que a modelagem empregando o modelo Margules, de uma maneira geral, apresentou melhores resultados. A metodologia proposta por SLAUGHTER e DOHERTY (1995) também obteve resultados satisfatórios na representação dos sistemas peritéticos. Foi detectada a formação de gel orgânico em alguns sistemas de ácidos graxos e tentou-se obter uma melhor caracterização dos mesmos através de análises empregando a microscopia ótica / Abstract: This work presents a contribution for the study of the solid-liquid equilibria in fatty systems, regarding the experimental aspects, as well as the modelling and prediction of these systems. In the experimental procedure it was evaluated a relatively recent technique for the experimental data determination of solid-liquid equilibria: Differential Scanning Calorimetry - DSC. One of the main goals of this work was to obtain a detailed analysis about this technique, evaluating several practical aspects on determining the diagrams for fatty systems. It is presented a complete study of the influence of several factors that could change the precision of the experimental data, such as: quantity of analyzed sample, heating rate and choice of the region in the differential thermal curve. In order o validate the experimental methodology employed, two phase diagrams of fatty acid were obtained and the results compared to the data found in the literature. It was also evaluated an experimental technique proposed by COUTINHO and RUFFIER-MERAY (1998), that uses few experimental measurements to predict the phase diagram. The proposed methodology was applied to fatty systems of interest. In this work nineteen phase diagrams were obtained. The modelling and prediction of the systems were done employing the traditional approach for the systems with euthetic and perithetic points, and another approach, proposed by SLAUGHTER and DOHERTY (1995), was applied for the systems that present perithetic point . In both cases it was employed the Margules 2-suffixes model or the UNIF AC model for the calculation of the activity coefficients in the liquid phase. It was demonstrated that the modelling employing the Margules model has introduced best results. The methodology proposed by SLAUGHTER and DOHERTY (1995) gives satisfactory results on representing the systems with perithetic point. It was detected the formation of organic gel in some fatty acids systems and it was tried a better characterization using an optical microscopy / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Submitted by Biblioteca do Instituto de Física (bif@ndc.uff.br) on 2017-05-26T20:23:14Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Fábio_dos_Anjos.pdf: 2990406 bytes, checksum: 04cdb7488a4e004746579cdb6677d299 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-26T20:23:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_Fábio_dos_Anjos.pdf: 2990406 bytes, checksum: 04cdb7488a4e004746579cdb6677d299 (MD5) / Um problema que temos na Física contemporânea é a discrepância entre a massa total observada no Universo e a massa total prevista pela Lei da gravidade de Newton ou de Einstein. Existem dois caminhos propostos para tentar explicar esse desvio da previsão teórica: i) existe uma distribuição de matéria não observada que gera os efeitos gravitacionais observados, a chamada matéria escura; ii) em determinado regime a lei da gravidade deve ser modificada para produzir os efeitos observados, são chamadas no geral de modificações da lei da gravidade de Newton ou de Einstein. Atualmente a proposta da existência da matéria escura é a mais aceita pela comunidade cientifica. Porém, mesmo após grandes investimentos ainda não foi observada de forma direta. Isso abre espaço à segunda proposta e neste trabalho mostramos que a modificação da lei de gravidade, mais especificamente através da gravidade entrópica, é possível deduzir a lei empírica de Tully-Fisher, muito bem estabelecida e que domina a dinâmica das galáxias, além de preservar a relatividade geral de forma particular. A gravidade entrópica é um modelo que descreve a gravidade como uma força entrópica, a gravidade não seria uma interação fundamental mediada por uma partícula de calibre (gráviton), mas um processo emergente, uma consequência probabilística da tendência de sistemas físicos em aumentar a sua entropia. A proposta utiliza as leis de informação embutidas no princípio holográfico e a termodinâmica. Atualmente é uma nova linha de pesquisa muito ativa. Nesta dissertação são estudadas as consequências desse modelo, sempre atrelado com os dados observacionais. / A problem that we have in contemporary physics is the mass discrepancy in the total universe between what is observed and what is inferred by Einstein’s or Newton’s law of gravity. There are two proposed ways that try to explain this deviation from theoretical prevision: i) there is a matter distribution not observed wich generates the observed gravitational effects, it’s the so called dark matter; ii) in determined regime the law of gravity must be modified to produce the observed effects, in general these are called mo- difications of Newton’s or Einstein’s laws of gravity. Nowadays the proposed existence of dark matter is the most accepted by scientific the community. Yet even after great investment there’s no direct observation of such matter, this substantiate the second proposal. In this work we show a modification of gravity, the entropic gravity, from which it’s possible to deduce the empirical Tully-Fisher law, a well established law in galaxy dynamics, and it still preserves general relativity in particular. The entropic gravity is a model wich describes gravity as an entropic force, in this scenario gravity is not a fundamental interaction mediated through a gauge particle (graviton), instead it’s an emergent fenomenon, a consequence from the probabilistic tendency for physical systems to raise their entropy. This proposal utilizes the laws of information embedded in the holographic principle and thermodynamics. It’s a very active new line of research. In this dissertation We show the concequences from this model, always in conjunction with observed data.

Orientador: Rahoma Sadeg Mohamed. / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-25T07:15:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_AlexandreParkerde_M.pdf: 11817583 bytes, checksum: eb5c95965e5d6dea4c4ee13a0b0c8983 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: A precipitação de parafinas é um sério problema enfrentado pela industria do petróleo ao longo de toda a sua cadeia produtiva gerando custo elevado para sua prevenção e tratamento. Este trabalho tem por objetivos contribuir aos estudos do comportamento de fases de misturas binárias, temárias e multicomponentes de n-parafinas, na faixa de n-'C IND. 23¿¿H IND. 48¿ a n-'C IND. 50¿H IND. 102¿. Temperaturas de Precipitação de Parafinas (TPP) foram levantadas experimentalmente utilizando-se a Calorimetria de Varredura Diferencial (DSC). Resultados experimentais apresentaram três principais comportamentos de fases: precipitação de parafinas como solução sólida, precipitação com componentes parcialmente miscíveis na fase sólida e precipitação dos componentes separadamente. Quando um ou mais componentes intermediários são adicionados a misturas binárias que cristalizam separadamente ou com solubilidade parcial surge uma tendência de solubilização. Foi testada a capacidade de alguns modelos termodinâmicos (misturas ideais, soluções regulares, fase multisólida, CDLP e composição local) na predição do comportamento de fases de misturas de n-parafinas. Conforme esperado, os modelos de soluções regulares, CDLP e composição local se mostraram mais adequados a misturas que formam soluções sólidas. O modelo da fase multisólida demonstrou boa capacidade preditiva para sistemas que cristalizam separadamente ou com solubilidade parcial. Este trabalho também apresenta dados importantes sobre misturas temárias e multicomponentes de n-parafinas, ainda pouco tratadas na literatura / Abstract: Wax Precipitation is a very serious problem faced in the petroleum industry through all phases of production and processing, due to the large costs involved in prevention and treatment. This work is focused on the study of phase behavior of binary, temary and multicomponent mixtures of n-paraffins in the range of n-'C IND. 23¿¿H IND. 48¿ a n-'C IND. 50¿H IND. 102¿. CSOH1o2.Wax Precipitation Temperatures (WPT) were experimentally obtained using Differential Scanning Calorimetry (DSC). Experimental results can be c1assified in three different categories in accordance to the phase behavior obtained: precipitation as solid solutions, precipitation as eutectic mixtures and precipitation wherein the components exhibited limited solid solubility. A tendency for solubilization appears when one or more n-alkanes, with intermediate molecular weight, are introduced in eutectic or with limited solid solubility mixtures. Some thermodynamic models (ideal mixture, regular solution, multisolid phase, CDLP and local composition) were tested for predictions of the phase behavior of those mixtures. As expected, regular solution, CDLP and local composition models provided good predictions for systems that exhibit solid solution behavior while the multisolid phase model provided best description for systems with limited solid solubility and eutectic behaviors. This work also displays important aspects about temary and multicomponent mixtures no much attended in the literature / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Arai Augusta Bernardez Pecora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:12:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SosaArnao_JuanHarold_M.pdf: 12758044 bytes, checksum: 5ef66bd14ee2b7077556c4bb0ea78325 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Neste trabalho foi realizado o estudo experimental da geração de entropia em um trocador de calor, o qual opera com leito fluidizado raso e recupera o calor contido na areia proveniente de um incinerador. Este trocador de calor é caracterizado por apresentar dois fluidos (ar e água) que ganham energia das partículas sólidas (areia). O objetivo foi analisar a influência dos fatores que afetam o desempenho do trocador de calor, visando determinar as condições operacionais ótimas do mesmo. Para isso foi realizado um planejamento experimental fatorial 23 com três pontos centrais, o qual permitiu a identificação dos fatores estatisticamente significativos sobre a variável de resposta. Os fatores estudados foram: a área de transferência de calor (A), analisada em 3 níveis diferentes (0,066 ; 0,1 04 e 0,130 m2); o número de chicanas (No) no casco (O, 3, e 6); e a razão entre as capacidades caloríficas do material sólido e da água (C) que variou também em 3 níveis (0,05; 0,075 e 0,1). A variável de resposta estudada foi o número de unidades de geração de entropia (Ns). Também foram analisadas as seguintes variáveis de resposta: eficiência exergética (N=:), eficiência energética (Ecne) e efetividade do trocador de calor (E). A aplicação do método de minimização de geração de entropia (EGM) e da análise exergética nos resultados obtidos experimentalmente, mostrou que a melhor configuração para o trocador de calor estudado ocorreu quando o diâmetro do tubo imerso no leito estava em seu valor médio, enquanto o número de chicanas e a razão entre as capacidades caloríficas estavam em seus valores máximos. A análise estatística dos resultados mostrou que o número de chicanas e a área de transferência de calor possuem influência significativa sobre o Ns. Verificou-se também que as melhores condições de operação (Ns mínimo e Nc:xe máximo) ocorreram quando a variação da exergia do sólido foi unifonnemente distribuída entre os fluxos de ar e de água. A análise de primeira lei refletida através da eficiência energética do sistema, foi um indicador interessante mas insuficiente para a análise do sistema. Quando esta análise é combinada com a análise exergética e o método de minimização de geração de entropia, os critérios de otimização e a adequada operação do sistema podem ser atingidos. A definição de efetividade do trocador de calor (E), usada tradicionalmente na avaliação deste tipo de equipamento, mostra-se adequada quando só a água é o produto útil, mas quando a intenção é o uso posterior dos fluxos de ar e de água esta definição pode levar a conclusões incompletas / Abstract: This work presents an experimental study of the entropy generation in a fluidized bed heat exchanger used for heat recovering of contained sand particles discharged ftom an incinerator. This heat exchanger is characterized by presenting two fluids (air for fluidization and water flowing inside an immersed tube) that gains energy ITom solid particles (sand). The objective was to analyze the influence of the factors that affect the heat exchanger performance, being aimed to determine the best operational conditions for the equipment. A factorial experimental planning 23 with three central points was developed, in order to obtain the identification of the statistically significant factors about the reply variables. The studied factors were: heat transfer area (A), analyzed in 3 different levels (0.066; 0.104 and 0.130 m2); number ofbaflles immersed in the fluidized bed (Nc=0,3, and 6); and rate between the calorific capacities of solid material and water (C) that also varied in 3 levels (0.05; 0.075 and 0.1). The first studied reply variable was the number of units of entropy generation (Ns). Also the following reply variables had been analyzed: exergetic efficiency (Nexe), energy efficiency <Eene) and effectiveness of the heat exchanger (E). The application of the entropy generation minimization method (EGM) and ofthe exergetic analysis in the experimentally gotten results, showed that the best confíguration for the studied heat exchanger occurred when the diameter of the immersed tube in the fluidized bed was in the medium size tested, while, the number ofbaflles and the rate calorific capacities ratio were in their maximum values. Statistics analysis of the resu1ts showed that the number and bafl1es and the heat transfer area have significant int1uence on Ns. It was also verified that the best operational conditions (minimum Ns and maximum Ncoo:) had occurred when the solid exergy variation was unifonnly distributed between water and air flows. The fust law analysis reflected through the energetic efficiency of the system was an interesting but insufficient indicator for the system analysis. When this analysis is combined with the exergetic analysis and entropy generation minimization method, the criteria of optimization and an adequate operation of the system can be reached. The definition of effectiveness ofthe heat exchanger (E), used traditiona11y to evaluate such equipment, reveals adequate when the water is the only useful product, but when there are more useful products this definition can induce to incomplete conclusions / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Antonio Claudio de França Correa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-04T17:53:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maldonado_AnibalRuben_M.pdf: 2231799 bytes, checksum: dceac9e6dc3c5c1f98438546cc752218 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O principal objetivo deste trabalho é melhorar a caracterização de reservatórios que encontram-se ainda em fase de exploração e apresentam gradientes térmicos verticais e horizontais. Foi construído um modelo matemático aplicado a um sistema homogêneo de três pseudo-componentes em um modelo de reservatório bidimensional com propriedades petrofísicas simplificadas. Com o modelo proposto foi possível resolver simultaneamente o sistema de equações do balanço parcial e global de materiais. O conceito mais importante introduzido no modelo, é o fluxo molecular difusivo acoplado aos balanços de massa. O fluxo difusivo molar de um componente está não só influenciado pelo gradiente do dito componente, como também pelo gradiente dos outros componentes (fluxo molar cruzado) e dos gradientes de pressão e temperatura. Para resolver o sistema de matrizes foi elaborado um algoritmo numérico baseado em diferenças finitas. Este algoritmo parte de um estado inicial de não equilíbrio com composição homogênea do reservatório, o qual atinge o estado estacionário no equilíbrio termodinâmico. Como resultado são gerados mapas bidimensionais de composição e densidade / Abstract: The main goal of this work is improve the thermodynamics parameters characterization in petroleum reservoirs that have not been produced yet and show vertical and horizontal thermal gradient. We have constructed a mathematical model considering a homogenous system formed by three pseudo components in a two-dimensional reservoir model and simplified petrophysical properties. With the proposed mathematical modeling was possible to solve simultaneously the equations system from the material balance of the components. The most important concept introduced into the mathematical model, is the molecular diffusive flux that is linked to the material balance. The molecular diffusive flux of a given component depends not only on its composition gradient (mutual diffusion), but also on the composition gradient of all other components in the mixture (cross-molecular diffusion) and on pressure and thermal gradients. In order to obtain a resolution matrix system, a numerical algorithm was built based on finite difference. Such numerical algorithm supposes that the initial point is a pseudo-transient state with homogenous composition reservoir that reaches the steady state in the thermodynamic equilibrium. As a result, two-dimensional maps of density and composition were generated. / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

O estudo do comportamento termodinâmico de polímeros, através da relação pressão-volume-temperatura (PvT), é essencial para analisar os processos físicos que ocorrem durante o seu processamento e para prever as propriedades finais dos produtos. Existem diversos estudos que comparam a precisão de várias equações de estado (EdE) na descrição do comportamento termodinâmico de polímeros. Segundo a literatura, as que usualmente apresentam os melhores resultados são as equações teóricas dos modelos de célula e de vazios, e as equações empíricas Tait e Hartmann- Haque (HH). Entretanto, não há trabalhos que avaliem a qualidade da estimação dos parâmetros e a sensibilidade da predição das propriedades termodinâmicas com relação aos parâmetros das equações. Além disso, há poucos estudos que contemplem a predição dos coeficientes de expansão térmica e de compressão. Com base nessas observações, o objetivo deste estudo foi apresentar uma análise mais detalhada das equações de estado Tait, HH, MCM (modelo de célula modificado) e SHT (teoria de vazios simplificada) na predição do comportamento PvT de polímeros, para os estados físicos fundido e sólido. As EdE foram analisadas com relação à: (i) qualidade na estimação dos parâmetros, (ii) sensibilidade das suas predições para cada um dos seus parâmetros, (iii) qualidade na predição do volume específico, e (iv) qualidade na predição do coeficiente de expansão térmica isobárica e da compressibilidade isotérmica. Os resultados apontaram que todas as equações de estado proporcionaram uma descrição satisfatória do comportamento PvT no estado fundido, com uma leve superioridade da EdE Tait. As EdE apresentaram baixos desvios padrão na estimação dos parâmetros, sensibilidade paramétrica adequada e predições plausíveis do volume específico, do coeficiente de expansão térmica e da compressibilidade isotérmica, com exceção da EdE Tait que apresentou uma predição do coeficiente de expansão térmica que não está de acordo com o esperado teoricamente. No estado sólido, a equação de estado Tait exibiu desempenho semelhante ao apresentado para o estado fundido na predição de dados PvT. A EdE HH apresentou resultados satisfatórios para os polímeros amorfos e dificuldade no ajuste da curva PvT de polímeros semicristalinos. / The study of the pressure-volume-temperature (PvT) behavior of polymers is essential to the analysis of the physical processes that occur during processing, and to predict the properties of the final products. In literature, there are several studies that compare the accuracy of various equations of state (EoS) in describing the PvT behavior of polymers, indicating that the best results are usually obtained with the theoretical equations of cell and hole models, and the Tait and Hartmann-Haque (HH) empirical equations. However, most of these studies do not provide information about the quality of the estimated parameters or the sensitivity of the prediction of thermodynamic properties to the parameters of the equations. Furthermore, there are few studies exploring the prediction of thermal expansion and compression coefficients. Based on these observations, the objective of this study is to deepen the analysis of Tait, HH, MCM (modified cell model) and SHT (simplified hole theory) equations of state in prediction the PvT behavior of polymers, for molten and solid states. In this sense, the EoS were analyzed with respect to: (i) quality in the estimation of its parameters, (ii) sensitivity of their predictions to each of its parameters, (iii) quality of the prediction of the specific volume, and (iv) quality in the prediction of isobaric thermal expansion coefficient and isothermal compressibility. The results showed that all equations of state provided an adequated description of the PvT behavior in the molten state, with light superiority of the Tait EoS. All equations presented low standard deviations in the estimation of parameters, adequate sensitivity of its parameters and plausible prediction of specific volume, thermal expansion, and isothermal compression coefficients, except Tait EoS that show a prediction of the dependence of the thermal expansion coefficient with the temperature that is not in agreement with the theoretical expectations. In the solid state, the Tait equation exhibited performance similar to the one obtained for the molten state. HH EoS showed a satisfactory result for amorphous polymers and a difficulty in fitting the PvT curve of semicrystalline polymers.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:16:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339675.pdf: 3913619 bytes, checksum: 451f4c310585bb1b799ac9e09d95eb2d (MD5) Previous issue date: 2016 / Transdisciplinaridade e ecologia são temas pertinentes em qualquer contexto acadêmico e social, principalmente na contemporaneidade da condição humana. Neste trabalho oferecemos a discussão transdisciplinar da construção dos modos de pensamento complexos emergentes no fim do segundo milênio ocidental e uma introdução às contribuições das concepções de investigação acopladas às questões pertinentes em educação, cultura e ciência, nos sentidos amplos das palavras. Ainda, com ênfase na contribuição para biogeoquímica e ciência dos solos, apresenta-se um novo método de investigação de padrões de troca de prótons, no equilíbrio e fora do equilíbrio, de sistemas complexos presentes em ecossistemas biosféricos terrestres, neste caso micélio de fungo basidiomiceto Trametes hirsuta, através do aprimoramento da aplicação da potenciometria (usando eletrodo combinado de vidro) como uma tecnologia intermediária. Por último, esta contribuição para a construção conceitual da pesquisa em química voltada para ecologia/transdisciplinaridade (Capítulo 1) e biogeoquímica (Capítulo 2) tem como principal objetivo o desenvolvimento de cultura, premissa fundamental em educação.<br> / Abstract : Transdisciplinary and ecology are relevant topics in any academic and social context, mostly in the present state of human condition. In this work we offer a transdisciplinar discussion on the construction of complex modes of thought that evolved in the end of the second occidental millennium and an introduction of the investigation conceptions which are coupled to relevant questions in education, culture and science, in the broad sense of the terms. Still, emphasizing the contribution to biogeochemistry and soil science, we present a new method for the investigation of proton exchange patterns, in the equilibrium and out-of-equilibrium, of complex systems present in terrestrial biospherical ecosystems, in this case the mycelium of the basidiomycete fungus Trametes hirsuta, through the improvement of the application of potentiometry (using a combined glass electrode) as an intermediate technology. Lastly, the conceptual contribution of the research in chemistry toward ecology/transdisciplinary (Chapter 1) and biogeochemistry (Chapter 2) assume the development of culture, fundamental premise in education, as the main goal.