Orientador: Elias Basile Tambourgi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T09:49:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_EdinaldoPereirada_D.pdf: 4582940 bytes, checksum: b5d62ff326925a182e795cd0f68caa90 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O processo de secagem consiste na eliminação, através da evaporação, de um líquido volátil contido em um sólido não volátil. O Spray Dryer é um equipamento de secagem, que utiliza o processo de atomização para aumentar a área de contato do produto a ser seco com o ar quente. Dentre suas vantagens podem-se destacar a redução do volume do produto e diminuição do seu peso, aumentando sua facilidade de armazenagem e transporte. Através de um disco girando a alta rotação, o fluido é atomizado em uma câmara gerando uma névoa que, em contato com o ar quente, vaporiza-se instantaneamente. Utilizando-se desse processo, são gerados produtos na forma de pó como, por exemplo, leite, café, ovo, sabão, suco de fruta, corantes e antibióticos. As técnicas disponíveis na literatura para o projeto da câmara são baseadas no tempo de contato do fluído com o ar de secagem e não com o diâmetro da névoa de atomização. Em função do diâmetro não adequado da câmara, o material pulverizado e não seco, pode aderir à parede e alterar a qualidade do produto. O presente trabalho teve por objetivo desenvolver um método experimental de baixo custo para determinar o diâmetro máximo de câmaras de secagem para spray dryer com bocal rotativo baseado no leque da névoa. Uma prancha de madeira com material adsorvente colocada abaixo do disco permitiu quantificar a distância da névoa. As variáveis estudadas para demonstrar o método foram à distância entre a prancha e o disco (200, 300 e 400 mm), os diâmetros dos discos (30, 40 e 50 mm), as rotações (16.800, 21.000 e 28.000 rpm) e as vazões de alimentação de água (2,88.10-3 m³/h e 1,96.10-3 m³/h). Os resultados obtidos apresentaram elevados coeficientes de correlação para os discos de 40 e 50 mm, no dimensionamento do diâmetro máximo da câmara de secagem, porém para o disco de 30 mm, comparado aos discos de 40 e 50 mm, apresentou baixo coeficiente de correlação independente da vazão e da rotação. Foi também possível observar que, com o disco de 30 mm obteve-se o maior raio de pulverização, em contrapartida, o disco de 50 mm apresentou o menor raio de pulverização. A unidade experimental permite quantificar variáveis em geral negligenciadas nos projetos e nem sempre desprezíveis como o ponto de entrada do material no disco, altura do disco, assim como o formato e área lateral do disco / Abstract: The drying process is the removal through evaporation of a volatile liquid contained in a non-volatile solid. The Spray Dryer is drying equipment which uses the atomization process to increase the contact area of the product to be dried with hot air. Among the advantages can be emphasized to reduce the volume of the product and its weight loss, improving storage and transport. Through a disk rotating at high speed, the fluid is atomized into a chamber generating a mist which, in contact with the hot air, vaporizes instantly. Using this process products are generated in powder form, for example, milk, coffee, egg, soap, fruit juice, coloring agents and antibiotics. The techniques available in the literature for the design of the camera are based on the time of contact of the fluid with air drying rather than the diameter of the spray mist. Depending on the diameter of the chamber is not adequate, the sprayed material and not dried can adhere to the wall and changes the quality of the product. This study aimed to develop an experimental method of low cost to determine maximum diameter of drying chambers to spray dryer with rotary nozzle based on the range of the mist. A wooden plank with adsorbent material placed below the disc allowed quantifying the distance fog. The variables studied to demonstrate the method, were the distance between the board and the disk (200, 300 and 400 mm), the diameters of the discs (30, 40 and 50 mm), rotations (16,800, 21,000 and 28,000 rpm) and flow rates of water supply (2.88.10-3 m³/h 1.96.10-3 m³/h). The results showed high correlation coefficients for the discs 40 and 50 mm, the dimensioning of the maximum diameter of the drying chamber, but to the disk of 30 mm, compared to discs 40 and 50 mm showed a low correlation coefficient independent flow and rotation. It was also observed that, with the disc of 30 mm was obtained the greatest radius spraying; by contrast, a 50 mm disk had the smallest radius of spraying. The experimental unit used to quantify the variables generally neglected in the design and also worthless as not always the point of entry of the material on the disc, disc height, as well as the shape and the side area of the disc / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

O processo de osmose reversa produz um permeado com elevada pureza, pois a membrana é praticamente uma barreira absoluta para partículas sólidas, coloides, íons e orgânicos. No entanto, alguns parâmetros devem ser controlados para proteger a membrana de oxidações por cloro, incrustações por partículas metálicas, compostos orgânicos e por sais concentrados acima ou próximos da supersaturação. Este processo é consolidado em aplicações de dessalinização e desmineralização para geração de água de nobre, porém requer maior avanço conceitual e prático em tratamento de efluentes em função das características particulares em termos de contaminantes para cada tipo de efluente. A presença de sais de metais alcalinos terrosos pode formar inscrustação (scaling) por precipitados indesejados, tais como: sulfato de bário (BaSO4), sulfato de estrôncio (SrSO4), carbonato de estrôncio (SrCO3), carbonato de cálcio (CaCO3) e hidróxido de magnésio (Mg(OH)2), além de sílica (SiO2). Para redução do potencial de scaling, podem ser aplicados na água compostos anti-incrustantes, bem como soluções para ajuste de pH para dissolução de cristais de certos compostos incrustantes, porém estas aplicações são dependentes do estudo de impacto nos processos e equipamentos (JANG et al., 2002). Este estudo foi realizado com o efluente de uma refinaria no Brasil após ser tratado pela ETAC (Estação de tratamento de águas contaminadas). Este efluente foi submetido a um novo processo de remoção de sais dissolvidos baseado em sistema de osmose reversa integrado com precipitação. Foram também analisados os índices de saturação dos sais dissolvidos nas correntes de alimentação e de rejeito do sistema de osmose reversa, de modo a verificar a incrustação de sais nas membranas e dimensionar adequadamente a unidade sem a adição de anti-incrustantes. Também foi verificado o atendimento da qualidade da água de permeado do sistema de osmose reversa com os requisitos de qualidade de água recomendados pela ASME (American Society of Mechanical Engineers) para caldeiras a vapor. Neste estudo foi identificado que, mediante uma dosagem que eleve o pH da solução para o valor de 9,5 no precipitador, é possível precipitar 90% dois íons presentes e que em valores de pH maiores (maiores dosagens) essa eficiência de precipitação diminui. Nesta condição, o consumo de reagentes Na2CO3 e Na2SO4 foi de 3,23 mmol e para o MgCl2 foi de 0,16 mmol por litro de efluente bruto a ser tratado. O pré-tratamento de precipitação antes do sistema de osmose reversa pode reduzir a precipitação de sais superfície das membranas. Nas condições aplicadas neste estudo, foram atingidas as reduções de sais de barita em 96%,de sílica em 91,6% e complexos de apatita em 99,97%. Esta melhoria reflete diretamente na vida útil das membranas visto que a precipitação de barita e de sílica são os maiores complicadores de remoção nas membranas mesmo que seja realizada a limpeza química. Para avaliação do custo de investimento e de consumo de químicos, também foi desenvolvido um estudo de implantação de uma unidade de capacidade de tratamento de 150 m3/h. Esta vazão foi definida como referência com base no estudo de produção de efluentes pelas refinarias no Brasil. O custo de implantação e de operação foi aplicado na avaliação de três cenários distintos que poderiam haver a necessidade de implantação do sistema de reúso na refinaria, tais como: implantação em uma refinaria nova em local com baixa disponibilidade de água para captação ou com grande variação sazonal do aquífero, expansão da refinaria sem alterar as plantas com sistema de tratamento água e tratamento de água desmineralizada existentes e de expansão da refinaria com a possibilidade de implantação de novos sistemas de tratamento de água e tratamento de água desmineralizada. Os resultados apresentam que os cenários estudados foram favoráveis a iniciativa de implantar o sistema de reúso nas refinarias. / The reverse osmosis process produces a permeate with high purity because the membrane is almost an absolute barrier to solid particles, colloids, and organic ions. However, some parameters must be controlled to protect the membrane from oxidation by chlorine, inlays for metal particles, organic compounds and salts above concentrated or near supersaturation. This process is consolidated in desalination and demineralization applications for boiler water generation, but requires more conceptual and practical advances in wastewater treatment according to the particular characteristics in terms of contaminants for each type of wastewater. The presence of alkaline earth metal salts may form unwanted precipitates such as barium sulfate (BaSO4), strontium sulfate (SrSO4), strontium carbonate (SrCO3), calcium carbonate (CaCO3) and magnesium hydroxide (Mg(OH)2) and silica (SiO2). This phenomenon of fouling salts is also known as \"scaling\". To reduce the scaling potential is usual to apply anti-fouling compounds, as well as pH adjustment to dissolve crystals of certain fouling compounds, but these applications are dependent upon impact study on processes and equipment (Jang et al., 2002). This study was conducted with the wastewater of a refinery in Brazil after being treated by ETAC (Wastewater Treatment Plant). The wastewater was subjected to a new process for removal of dissolved salts based on reverse osmosis system integrated with precipitation. The saturation index of the dissolved salt was also analyzed in the feed and concentrate streams of the reverse osmosis system, in order to verify salts fouling the membranes and properly sizing the unit without the addition of antifoulants. It was also checked the water quality in the permeate of the reverse osmosis with the quality requirements of water recommended by the ASME (American Society of Mechanical Engineers) for steam boilers. In this study it was identified through a dose that raise the pH to a value of 9.5, that it is possible to precipitate 90% of the ions dissolved in the wastewater and at higher pH (higher doses) this precipitation efficiency decreases. In this condition, the consumption of reagents Na2CO3 and Na2SO4 was 3.23 mmol and MgCl2 was 0.16 mmol per liter of raw wastewater to be treated. The pre-treatment with precipitation before the reverse osmosis system can reduce the precipitation on the surface of the membranes of barite salts in 96%, 91.6% to silica, and for complex apatite mineral of 99.97%. This improvement directly reflects the life-time of the membranes since the precipitation of barite and silica are the most complicating particles to the membranes even if chemical cleaning is applied. To evaluate the cost of investment and consumption of chemicals, it has also developed a study of deployment of a unit treatment capacity of 150 m3/h. This flow was defined as a reference based on the study of production of wastewater by refineries in Brazil. The cost of deployment and operation was applied in the evaluation of three different scenarios that could be a need to reuse the water in the refinery, such as: implementation of a new refinery in location with low water availability for pickup or large variation seasonal aquifer, refinery expansion without changing the plants water treatment system, and demineralized water treatment and existing refinery expansion with the possibility of developing new water treatment systems and treatment of demineralized water. The results show that the scenarios studied were favorable to initiative of introducing the system of reuse in refineries.

O processo de osmose reversa produz um permeado com elevada pureza, pois a membrana é praticamente uma barreira absoluta para partículas sólidas, coloides, íons e orgânicos. No entanto, alguns parâmetros devem ser controlados para proteger a membrana de oxidações por cloro, incrustações por partículas metálicas, compostos orgânicos e por sais concentrados acima ou próximos da supersaturação. Este processo é consolidado em aplicações de dessalinização e desmineralização para geração de água de nobre, porém requer maior avanço conceitual e prático em tratamento de efluentes em função das características particulares em termos de contaminantes para cada tipo de efluente. A presença de sais de metais alcalinos terrosos pode formar inscrustação (scaling) por precipitados indesejados, tais como: sulfato de bário (BaSO4), sulfato de estrôncio (SrSO4), carbonato de estrôncio (SrCO3), carbonato de cálcio (CaCO3) e hidróxido de magnésio (Mg(OH)2), além de sílica (SiO2). Para redução do potencial de scaling, podem ser aplicados na água compostos anti-incrustantes, bem como soluções para ajuste de pH para dissolução de cristais de certos compostos incrustantes, porém estas aplicações são dependentes do estudo de impacto nos processos e equipamentos (JANG et al., 2002). Este estudo foi realizado com o efluente de uma refinaria no Brasil após ser tratado pela ETAC (Estação de tratamento de águas contaminadas). Este efluente foi submetido a um novo processo de remoção de sais dissolvidos baseado em sistema de osmose reversa integrado com precipitação. Foram também analisados os índices de saturação dos sais dissolvidos nas correntes de alimentação e de rejeito do sistema de osmose reversa, de modo a verificar a incrustação de sais nas membranas e dimensionar adequadamente a unidade sem a adição de anti-incrustantes. Também foi verificado o atendimento da qualidade da água de permeado do sistema de osmose reversa com os requisitos de qualidade de água recomendados pela ASME (American Society of Mechanical Engineers) para caldeiras a vapor. Neste estudo foi identificado que, mediante uma dosagem que eleve o pH da solução para o valor de 9,5 no precipitador, é possível precipitar 90% dois íons presentes e que em valores de pH maiores (maiores dosagens) essa eficiência de precipitação diminui. Nesta condição, o consumo de reagentes Na2CO3 e Na2SO4 foi de 3,23 mmol e para o MgCl2 foi de 0,16 mmol por litro de efluente bruto a ser tratado. O pré-tratamento de precipitação antes do sistema de osmose reversa pode reduzir a precipitação de sais superfície das membranas. Nas condições aplicadas neste estudo, foram atingidas as reduções de sais de barita em 96%,de sílica em 91,6% e complexos de apatita em 99,97%. Esta melhoria reflete diretamente na vida útil das membranas visto que a precipitação de barita e de sílica são os maiores complicadores de remoção nas membranas mesmo que seja realizada a limpeza química. Para avaliação do custo de investimento e de consumo de químicos, também foi desenvolvido um estudo de implantação de uma unidade de capacidade de tratamento de 150 m3/h. Esta vazão foi definida como referência com base no estudo de produção de efluentes pelas refinarias no Brasil. O custo de implantação e de operação foi aplicado na avaliação de três cenários distintos que poderiam haver a necessidade de implantação do sistema de reúso na refinaria, tais como: implantação em uma refinaria nova em local com baixa disponibilidade de água para captação ou com grande variação sazonal do aquífero, expansão da refinaria sem alterar as plantas com sistema de tratamento água e tratamento de água desmineralizada existentes e de expansão da refinaria com a possibilidade de implantação de novos sistemas de tratamento de água e tratamento de água desmineralizada. Os resultados apresentam que os cenários estudados foram favoráveis a iniciativa de implantar o sistema de reúso nas refinarias. / The reverse osmosis process produces a permeate with high purity because the membrane is almost an absolute barrier to solid particles, colloids, and organic ions. However, some parameters must be controlled to protect the membrane from oxidation by chlorine, inlays for metal particles, organic compounds and salts above concentrated or near supersaturation. This process is consolidated in desalination and demineralization applications for boiler water generation, but requires more conceptual and practical advances in wastewater treatment according to the particular characteristics in terms of contaminants for each type of wastewater. The presence of alkaline earth metal salts may form unwanted precipitates such as barium sulfate (BaSO4), strontium sulfate (SrSO4), strontium carbonate (SrCO3), calcium carbonate (CaCO3) and magnesium hydroxide (Mg(OH)2) and silica (SiO2). This phenomenon of fouling salts is also known as \"scaling\". To reduce the scaling potential is usual to apply anti-fouling compounds, as well as pH adjustment to dissolve crystals of certain fouling compounds, but these applications are dependent upon impact study on processes and equipment (Jang et al., 2002). This study was conducted with the wastewater of a refinery in Brazil after being treated by ETAC (Wastewater Treatment Plant). The wastewater was subjected to a new process for removal of dissolved salts based on reverse osmosis system integrated with precipitation. The saturation index of the dissolved salt was also analyzed in the feed and concentrate streams of the reverse osmosis system, in order to verify salts fouling the membranes and properly sizing the unit without the addition of antifoulants. It was also checked the water quality in the permeate of the reverse osmosis with the quality requirements of water recommended by the ASME (American Society of Mechanical Engineers) for steam boilers. In this study it was identified through a dose that raise the pH to a value of 9.5, that it is possible to precipitate 90% of the ions dissolved in the wastewater and at higher pH (higher doses) this precipitation efficiency decreases. In this condition, the consumption of reagents Na2CO3 and Na2SO4 was 3.23 mmol and MgCl2 was 0.16 mmol per liter of raw wastewater to be treated. The pre-treatment with precipitation before the reverse osmosis system can reduce the precipitation on the surface of the membranes of barite salts in 96%, 91.6% to silica, and for complex apatite mineral of 99.97%. This improvement directly reflects the life-time of the membranes since the precipitation of barite and silica are the most complicating particles to the membranes even if chemical cleaning is applied. To evaluate the cost of investment and consumption of chemicals, it has also developed a study of deployment of a unit treatment capacity of 150 m3/h. This flow was defined as a reference based on the study of production of wastewater by refineries in Brazil. The cost of deployment and operation was applied in the evaluation of three different scenarios that could be a need to reuse the water in the refinery, such as: implementation of a new refinery in location with low water availability for pickup or large variation seasonal aquifer, refinery expansion without changing the plants water treatment system, and demineralized water treatment and existing refinery expansion with the possibility of developing new water treatment systems and treatment of demineralized water. The results show that the scenarios studied were favorable to initiative of introducing the system of reuse in refineries.

Orientadores: Elias Basile Tambourgi, Deovaldo de Moraes Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T07:21:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_SabrinaMartinsdos_D.pdf: 5632189 bytes, checksum: b491a31845748c55430f5bc2b10ef77e (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O transporte pneumático que envolve o uso do ar para deslocar materiais particulados através de tubulações é uma importante operação em diversos processos industriais e químicos. Exemplos típicos são sistemas de conversão de energia de carvão, craqueamento catalítico, secagem e transporte de sólidos finos e granulares. O transporte pneumático convencional é frequentemente operado em fase diluída na qual as partículas permanecem suspensas numa região de alta velocidade de ar. É de uso difundido em função de baixo custo de aquisição, operação e manutenção em relação aos transportadores de correia, canecas e helicoidal. Um dos maiores inconvenientes é o desgaste da parte inferior da tubulação. A velocidade superficial do gás, o diâmetro da partícula e da tubulação, o tipo e a forma da partícula influenciam o transporte pneumático. Como conseqüência desta complexidade, estes sistemas são baseados em correlações empíricas obtidas por meio de estudos experimentais para cada sólido, em geral em dutos de diâmetro reduzido sem dados da distribuição de partículas na seção transversal das unidades. Este trabalho teve como objetivo projetar econstruir uma unidade piloto de transporte pneumático em fase diluída e obter uma curva característica de perda de carga em função da velocidade do ar, da vazão de sólidos e da distribuição dos polímeros polietileno, polipropileno e poliestireno. O sistema foi constituído basicamente de um ventilador centrífugo de pás semi-abertas com diâmetro de 210 mm, acoplado a um motor em balanço de 1 hp com rotação variável. Os sólidos foram alimentados de um silo ao transportador por meio de uma válvula rotativa. A mistura ar-partícula foi transportada através de tubos horizontais de acrílico e aço com diâmetro interno de 117 mm e comprimento total de 4020 mm e descarregada em um módulo de coleta de 9 tubos de alumínio de seção quadrada onde foram acoplados a telas filtrantes de náilon para retenção dos sólidos no final do transportador. O sistema permitiu construir curvas que relacionam a vazão do sólido, perda de carga por metro de tubo e, de forma não convencional, a relação destes parâmetros com a distribuição das partículas na seção transversal de duto de dimensões industriais. O trabalho demonstrou que nas condições que comumente se projetam as unidades industriais de transporte pneumático, em fase diluída, em geral mais de 70% dos sólidos estão no terço inferior da tubulação, gerando desgastes nestas regiões, com paradas e lucros cessantes para manutenção. / Abstract: The pneumatic transport that involves the use of air particles to move materials through pipes is a major operation in various industries and chemical processes. Typical examples are systems for the conversion of energy from coal, catalytic cracking, drying and transport of solid and fine granular. The conventional pneumatic transport is often operated in dilute phase where the particles remain suspended in a region of high speed air. It is the widespread use due to low cost of acquisition, operation and maintenance on belt conveyors, mugs and helicoidal. One of the biggest problems is the erosion of the bottom of the pipe. The superficial velocity of the gas, the diameter of the particle and the pipe, the type and shape of particles affect the pneumatic transport. As a result of this complexity, these systems are based on empirical correlations obtained from experimental studies for each solid, generally in small diameter pipelines without data distribution of particles in the cross section of the units. This study aimed to design, build a pilot plant for pneumatic conveying in dilute phase and get a curve of pressure drop on the basis of speed and air flow rate and distribution of solid polymer polyethylene, polypropylene and polystyrene. The system consisted basically of centrifugal fan semi-open blades with diameter of 210 mm, coupled to a balanced-blower motor, 1 hp with variable rotation. The solids were fed from a silo to the carrier through a rotary valve. The air-particle mixture was transported through horizontal tubes of acrylic and steel with internal diameter of 117 mm and a total length of approximately 4,020 mm and unloaded in a collector module nine square-section aluminum pipes where they were coupled nylon mesh filter for retention of solids at the end of the carrier. The system helped build figures relate to the flow of solid, pressure drop per meter of pipe, and unconventional way, the relationship of these parameters with the distribution of particles in the cross section of industrial-sized product. The work showed that under the conditions that commonly are projected industrial units to pneumatic transport dilute phase in general, more than 70% of the solids are in the lower third of the pipe causing damage in these regions with stops and profit for maintenance. / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T17:50:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rossi_FernandaGuerreiro_D.pdf: 3354718 bytes, checksum: 228e7538a669fc1706f8b7b0c0093c3d (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O bagaço de cana-de-açúcar é um resíduo agrícola que ocupa um lugar de destaque em vários países, pela sua abundância, fácil acessibilidade e baixo custo. No Brasil, estima-se uma produção anual de aproximadamente 140 milhões de toneladas de bagaço sendo que apenas 8,5 milhões de toneladas são convertidas em energia. Dessa forma, mesmo utilizando a maior parte do bagaço como combustível nas próprias destilarias, o excedente é ainda bastante significativo e pode ser empregado na manufatura de produtos de alto valor agregado. Visando o reaproveitamento deste resíduo, o presente trabalho teve como objetivo analisar a influência da antraquinona nos tratamentos alcalinos baseado num estudo termocinético. Foi realizada uma análise de variância (ANOVA) e um planejamento fatorial 23 e os resultados dessas análises mostraram que as melhores condições de tratamento foram obtidas com a polpação alcalina na presença de antraquinona. A influência da antraquinona foi investigada através de análises termogravimétricas (TGA) e métodos quantitativos foram aplicados aos termogramas com o objetivo de determinar a energia de ativação aparente (Ea) referente à degradação térmica do bagaço de cana in natura e do bagaço tratado com soda na presença e ausência de antraquinona. A energia de ativação aparente (Ea) foi calculada usando o método de FLYNN & WALL (ASTM 1641) considerando condições dinâmicas, atmosfera inerte (N2) e taxas de aquecimento 1,2,5 e 10°C/min. O bagaço de cana tratado na melhor condição de polpação apresentou energia de ativação aparente (Ea) mais elevada. Sendo assim, a melhor condição para o bagaço de cana foi obtida na polpação alcalina com 9% de soda e 0,3% de antraquinona durante 3 horas, a qual apresentou quantidade de lignina residual igual a 1,44%, porcentagem de celulose 95% e energia de ativação aparente (Ea) entre 164 e 188 KJ.mol-1, variando de acordo com as taxas de aquecimento analisadas / Abstract: Sugarcane bagasse is an agricultural residue highlighted in several countries for its abundance, easy accessibility and low cost. In Brazil, the estimated annual production is approximately 140 million tons of bagasse with only 8,5 million tons are converted into energy. Thus, even using most of the bagasse as fuel in their own distilleries, the overplus is still quite significant and can be used in the manufacture of products with high added value. In order to reuse this waste, this work aimed to compare the processes of soda and organosolv pulping and analyze the influence of anthraquinone in alkaline treatments, since these are the most prominently used in pulp production of high quality. Analysis of variance (ANOVA) and 23 factorial design were performed and results of these analysis showed that the best treatment conditions were obtained with the alkaline pulping with anthraquinone. The influence of anthraquinone was investigated by thermogravimetric analysis (TGA) and quantitative methods were applied to the thernograms in order to determine the apparent activation energy (Ea) on the thermal degradation of sugar cane bagasse and treated with soda in presence and absence anthraquinone. The apparent activation energy (Ea) was calculated using the FLYNN & WALL (ASTM 1641) method considering dynamic conditions, inert atmosphere (N2) and heating rates 1,2,5 and 10°C/min. The treated bagasse by the best condition pulping showed apparent activation energy (Ea) higher. Thus, the best condition for bagasse alkaline pulping was obtained with 9% sodium hydroxide and 0,3% anthraquinone for 3 hours, which exhibited amount of residual lignin 1,166%, cellulose contents 92,54% and apparent activation energy (Ea) ranging with the heating rates between 164 and 188KJ.mol-1 / Doutorado / Doutora em Engenharia Quimica

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T23:08:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BertoJunior_CarlosAntonio_D.pdf: 2425966 bytes, checksum: 071fb6c53f93b46c3eddd3e485d7d69d (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O trabalho apresenta a metodologia aplicada à automação de partes do processo de inspeção das tubulações de gasodutos, utilizando técnicas de processamento de imagem para identificar corrosão. Como o gás natural possui alguns contaminantes que, além de serem corrosivos, comprometem a qualidade para o consumo, dessa forma, a condensação de água residual presente no gás pode iniciar um processo corrosivo localizado, que acarreta prejuízo à estrutura dos gasodutos. Devido à grande extensão dos dutos, os corrosivos comprometem a qualidade do gás e causam grandes transtornos de ordem operacional. Para avaliar a redução da espessura da parede metálica do duto, proveniente de efeitos corrosivos foi avaliada imagens, que são processadas digitalmente e analisadas por um software desenvolvido para tal finalidade que é utilizado na verificação das imagens e, ao mesmo tempo, na identificação das não-conformidades presentes e na orientação do processo de manutenção. Atualmente as técnicas adotadas para tal avaliação consistem na inclusão de um corpo de prova, conhecido como pipeline inspection gauge (PIG), com varredura por meio de ultra-som, termografia, sensores ópticos, sensores de efeito Hall e sensores para análise de resistência elétrica, além de levantamentos de campo especiais realizados sobre a superfície do solo. Assim, o presente trabalho teve como norteador a otimização do processo de detecção, com vistas à redução de custos e precisão na identificação das falhas. Para tal, foi implementado um PIG autônomo para o monitoramento contínuo da região interna dos dutos dotado de câmeras infra-vermelho, o que diferencia este equipamento dos atuais para o mesmo fim. As câmeras fornecem imagens que são processadas digitalmente e gravadas em uma memória não-volátil presente no equipamento. Um software é utilizado para verificar as imagens e, ao mesmo tempo, identificar as não-conformidades presentes. Estas informações serão utilizadas como orientador na tomada de decisão acerca do processo de manutenção que deverá ser utilizado para a solvência dos problemas encontrados / Abstract: This thesis presents a methodology applied to automate the pipeline inspection process, using image processing techniques to identify the corrosion. As natural gas has some contaminants, besides being corrosive, affect the quality for consumption, thus the condensation of residual water present in the gas corrosion process can initiate a localized, which results in damage to the pipeline structure. Due to the large extension of the ducts, the corrosive affect the quality of the gas and cause major disruptions in operational order. To evaluate the reduction of the wall thickness of the metal, from the corrosive effects were evaluated images which are digitally processed and analyzed by software developed for this purpose which is used to verify the images and at the same time, the identification the problems and guidance of maintenance process. Currently the techniques adopted for this assessment consist to insert a robot, known as pipeline inspection gauge (PIG) with scanning through ultrasound, thermography, optical sensors, Hall Effect sensors and sensors for electrical resistance analysis, plus special field surveys conducted on the soil surface. Thus, the present study was guiding to reduce the costs for maintenance and provide a precise identification of failures. It was implemented a standalone PIG for continuous monitoring of the internal region of the ducts, that fitted with infra-red cameras, what distinguishes this machine from the current for the same purpose. The cameras provide images that are digitally processed and stored in a nonvolatile memory in this machine. The software is used to verify the images and at the same time, identify nonconformities present. This information will be used as a guide in making decisions about the maintenance process that should be used for the solvency of the problems encountered / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

The present work had as objective to study the hydration process of grains and its possible enhancement using the ultrasound technology. For that, it was studied the hydration kinetics of different grains (Andean lupin, Adzuki beans, sorghum grains and corn kernels) correlating the morphology with mathematical models and the mass transfer mechanisms. Moreover, the effect of the soaking water temperature and the grain initial moisture content were studied to complement the description of this process. The ultrasound application was studied for improving the hydration process, describing the possible mechanisms (direct and indirect effects) that improve the mass transfer process. Therefore, it was established the way by how water enters in the studied grains, demonstrating that the water transfer into the grains is a complex phenomenon and takes place not only due to diffusional mechanisms, but also by capillarity. In addition, suitable mathematical models were proposed and used to explain the processes, describing their parameters according to the grains morphology and the mass transfer mechanisms. Further, it was determined how ultrasound enhances the mass transfer and in which conditions the direct (inertial flow and sponge effect) and the indirect effects (micro channels formation by acoustic cavitation) take place in the process, maximizing the effect of this technology. Finally, it was demonstrated that the ultrasound technology enhanced the hydration process for corn kernels, reducing significantly the process time in approximately 35 %, without modifying the thermal, structural and rheological properties of their starch. In conclusion, the present work improved the description of the grain hydration phenomenon and proved that the ultrasound technology can be used to enhance this process without changing its main industrial component. It is highlighted that the obtained results are thus high desirable for both the industrial and academic point of view. / O presente trabalho teve como objetivo estudar o processo de hidratação de grãos e sua possível melhora usando a tecnologia do ultrassom. Estudou-se a cinética de hidratação de diferentes grãos (tremoço andino, feijão Adzuki, grãos de sorgo e grãos de milho) correlacionando a morfologia com modelos matemáticos e os mecanismos de transferência de massa. Também foi estudado o efeito da temperatura e o conteúdo de umidade inicial do grão para complementar a descrição deste processo. Estudou-se a aplicação do ultrassom no processo de hidratação descrevendo-se os possíveis mecanismos (efeito diretos e indiretos) que melhoram a transferência de massa. Como resultado, foi estabelecida a forma como a água entra nos grãos estudados, demostrando que a transferência de água dentro dos grãos é um fenômeno complexo e que acontece por difusão e capilaridade. Foram propostos e utilizados modelos matemáticos apropriados para explicar os processos, descrevendo os parâmetros de acordo com a morfologia dos grãos e os mecanismos de transferência de massa. Ainda, determinou-se como o ultrassom melhora a transferência de massa e em que condições do processo acontecem os efeitos diretos (fluxo inercial e efeito esponja) e efeitos indiretos (formação de micro canais pela cavitação acústica), maximizando o efeito dessa tecnologia. Finalmente, demonstrou-se que a tecnologia do ultrassom melhora o processo de hidratação de grãos de milho, diminuindo significativamente o tempo do processo em cerca de 35 % sem alterar as propriedades térmicas, reológicas e estruturais do seu amido. Como conclusão, o presente trabalho melhorou a descrição de como os grãos são hidratados, demonstrando que o ultrassom pode ser usado para melhorar o processo de hidratação de grãos sem alterar os seus principais produtos industriais. Ressalta-se que os resultados obtidos são desejáveis tanto do ponto de vista acadêmico quanto industrial.

The present work had as objective to study the hydration process of grains and its possible enhancement using the ultrasound technology. For that, it was studied the hydration kinetics of different grains (Andean lupin, Adzuki beans, sorghum grains and corn kernels) correlating the morphology with mathematical models and the mass transfer mechanisms. Moreover, the effect of the soaking water temperature and the grain initial moisture content were studied to complement the description of this process. The ultrasound application was studied for improving the hydration process, describing the possible mechanisms (direct and indirect effects) that improve the mass transfer process. Therefore, it was established the way by how water enters in the studied grains, demonstrating that the water transfer into the grains is a complex phenomenon and takes place not only due to diffusional mechanisms, but also by capillarity. In addition, suitable mathematical models were proposed and used to explain the processes, describing their parameters according to the grains morphology and the mass transfer mechanisms. Further, it was determined how ultrasound enhances the mass transfer and in which conditions the direct (inertial flow and sponge effect) and the indirect effects (micro channels formation by acoustic cavitation) take place in the process, maximizing the effect of this technology. Finally, it was demonstrated that the ultrasound technology enhanced the hydration process for corn kernels, reducing significantly the process time in approximately 35 %, without modifying the thermal, structural and rheological properties of their starch. In conclusion, the present work improved the description of the grain hydration phenomenon and proved that the ultrasound technology can be used to enhance this process without changing its main industrial component. It is highlighted that the obtained results are thus high desirable for both the industrial and academic point of view. / O presente trabalho teve como objetivo estudar o processo de hidratação de grãos e sua possível melhora usando a tecnologia do ultrassom. Estudou-se a cinética de hidratação de diferentes grãos (tremoço andino, feijão Adzuki, grãos de sorgo e grãos de milho) correlacionando a morfologia com modelos matemáticos e os mecanismos de transferência de massa. Também foi estudado o efeito da temperatura e o conteúdo de umidade inicial do grão para complementar a descrição deste processo. Estudou-se a aplicação do ultrassom no processo de hidratação descrevendo-se os possíveis mecanismos (efeito diretos e indiretos) que melhoram a transferência de massa. Como resultado, foi estabelecida a forma como a água entra nos grãos estudados, demostrando que a transferência de água dentro dos grãos é um fenômeno complexo e que acontece por difusão e capilaridade. Foram propostos e utilizados modelos matemáticos apropriados para explicar os processos, descrevendo os parâmetros de acordo com a morfologia dos grãos e os mecanismos de transferência de massa. Ainda, determinou-se como o ultrassom melhora a transferência de massa e em que condições do processo acontecem os efeitos diretos (fluxo inercial e efeito esponja) e efeitos indiretos (formação de micro canais pela cavitação acústica), maximizando o efeito dessa tecnologia. Finalmente, demonstrou-se que a tecnologia do ultrassom melhora o processo de hidratação de grãos de milho, diminuindo significativamente o tempo do processo em cerca de 35 % sem alterar as propriedades térmicas, reológicas e estruturais do seu amido. Como conclusão, o presente trabalho melhorou a descrição de como os grãos são hidratados, demonstrando que o ultrassom pode ser usado para melhorar o processo de hidratação de grãos sem alterar os seus principais produtos industriais. Ressalta-se que os resultados obtidos são desejáveis tanto do ponto de vista acadêmico quanto industrial.

S'han creat les eines necessàries per a estudiar la viabilitat de dur a terme la separació de mescles de dos i tres components basats en un mètode de separació en continu tipus SMB. Amb aquesta finalitat, s'ha creat un sistema per al disseny ràpid i econòmic de separadors SMB que permet simular el comportament d'una columna qualsevol integrada en un sistema SMB. Aquest sistema, està constituït per una sola columna cromatogràfica que pot treballar en qualsevol de les quatre zones en què es pot dividir un SMB.El sistema de control de l'instrument permet simular cicles complets de separadors SMB. A més, el programa també permet treballar amb separacions formalment binàries o ternàries, en conformacions de SMB de 4, 6 i 8 columnes i combinació d'elles agrupades en 4 zones de treball. El sistema també integra un programa de simulació numèrica i optimització de separadors SMB. La combinació del programa i el sistema de disseny de SMB permet establir la variació de la concentració de cada substància amb el temps podent així determinar: el nombre de columnes per zona, el temps de canvi de cada columna, el cabal d'operació a cada zona i la concentració de cada substància per cada sortida de l'SMB.Per tal de verificar el correcte funcionament de l'equip complet s'ha dut a terme la separació de dos components, fenol i triclorofenol, determinant-ne les condicions òptimes de separació. Tot i que la retenció entre aquestes dues substàncies és molt similar, el prototipus ha permès estudiar el comportament de la unitat SMB complerta. També s'ha estudiat la separació del p-aminofenol i l'o-aminofenol com a part integrant del procés de fabricació del paracetamol i se n'han trobat les condicions òptimes d'operació. En treballar amb aquest procés s'ha buscat la màxima puresa del p-aminofenol en detriment de la puresa de l'o-aminofenol aconseguint una puresa de p-aminofenol a la sortida refinat del 97%. Finalment, i des del punt de vista del canvi d'escala, s'han determinat els valors de la longitud no utilitzada de rebliment i del coeficient global de transferència de matèria per tal de poder extrapolar els resultats del prototipus a escala industrial. / Se han creado las herramientas necesarias para estudiar la viabilidad de desarrollar separaciones de mezclas de 2 y 3 componentes basados en un método de separación en continuo tipo SMB. Con esta finalidad se ha creado un sistema para el diseño rápido y económico de separadores SMB que permite simular el comportamiento de una columna cualquiera integrada en un sistema SMB. Este sistema está constituido por una única columna cromatográfica que puede trabajar en cualquiera de las cuatro zonas en que se puede dividir un SMB.El sistema de control del instrumento permite simular ciclos completos de separadores SMB. Además, el programa también permite trabajar con separaciones formalmente binarias o ternarias, en conformaciones de SMB de 4, 6 y 8 columnas y combinación de ellas agrupadas en 4 zonas de trabajo. El sistema también integra un programa de simulación numérica y optimización de separadores SMB. La combinación del programa y el sistema de diseño de SMB permite establecer la variación de la concentración de cada sustancia con el tiempo pudiendo así determinar: el número de columnas por zona, el tiempo de cambio de cada columna, el caudal de operación en cada zona y la concentración de cada sustancia por cada salida del SMB. Para verificar el correcto funcionamiento del equipo completo se ha separado una mezcla de dos compuestos, fenol y triclorofenol, determinando las condiciones óptimas de separación. Aunque la retención entre estas dos sustancias es muy similar, el prototipo ha permitido estudiar el comportamiento de la unidad SMB completa. También se ha estudiado la separación del p-aminofenol y el o-aminofenol como parte integrante del proceso de fabricación del paracetamol y se han determinado las condiciones óptimas de operación. Al trabajar con este proceso se ha buscado la máxima pureza del p-aminofenol con menoscabo de la pureza del o-aminofenol consiguiendo una pureza de p-aminofenol a la salida de refinado del 97%. Finalmente se han determinado los valores de la longitud de lecho no utilizada y del coeficiente global de transferencia de materia para extrapolar los resultados del prototipo a escala industrial. / The necessary tools to study the viability of developing separations of mixtures of 2 and 3 components using a continuous method like the SMB have been developed. A fast and non-expensive system to design such separations has been developed. This system can simulate the behaviour of a single column integrated in the SMB. This system is composed by a single column capable to work in every one of the four zones into which an SMB can be divided. The control system gives the possibility of simulate complete cycles of an SMB separator. In addition the program also can work with binary or ternary separations, in SMB conformations of 4, 6 and 8 columns and its combinations grouped together in 4 working zones. The system also integrates a numerical simulation and optimization program of SMB separators. The combination of program and SMB design system establishes the concentration of each substance within the time. It gives the following parameters: the number of columns per zone, the column switch time, the flow in each zone and the concentration at the SMB outlet. In order to check the correct operation of the whole unit the separation of phenol and trichlorophenol have been done determining the best operation conditions. However the retention of this substances is very similar, the prototype has studied the complete separation. It also has been studied the separation of p-aminophenol and o-aminophenol as a part of the sysntesis process os paracetamole and the best separation condition have been stablished. While working with this process the maximum purity of p-aminophenol has been searched. The purity of p-aminophenol at the raffinate outlet is about 97%. Finally the values of unused bed lenght and overall mass transfer coefficient have been calculated to extrapolate the results to the industrial scale.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Video games are increasingly recognized as powerful tools for learning in classrooms. However, they are widely neglected in the field of English, particularly as objects worthy of literary study. This project argues the place of video games as objects of literary study and criticism, combining the theories of Espen Aarseth, Ian Bogost, Henry Jenkins, and James Paul Gee. The author of this study presents an approach to literary criticism of video games that he names “player-generated narratives.” Through player-generated narratives, players as readers of video games create loci for interpretative strategies that lead to both decoding and critical inspection of game narratives. This project includes a case-study of the video game Undertale taught in multiple college literature classrooms over the course of a year. Results of the study show that a video game introduced as a work of literature to a classroom increases participation, actives disengaged students, and connects literary concepts across media through multimodal learning. The project concludes with a chapter discussing applications of video games as texts in literature classrooms, including addressing the practical concerns of migrating video games into an educational setting.