Modelagem, simulação e otimização operacional de unidades de síntese de metanol

A indústria de processos químicos tem sofrido consideráveis transformações devido ao acirramento da competitividade. Importantes progressos tecnológicos têm sido atingidos através de técnicas de modelagem, simulação e otimização visando o aumento da lucratividade e melhoria contínua nos processos industriais. Neste contexto, as plantas de metanol, um dos mais importantes produtos petroquímicos, podem ser destacadas. Atualmente, a principal matéria-prima para obtenção de metanol é o gás natural. A produção do metanol é caracterizada por três etapas: geração de gás de síntese, conversão do gás de síntese em metanol (unidade de síntese ou loop de síntese) e purificação do produto na especificação requerida. Os custos fixos e variáveis da unidade de síntese são fortemente dependentes das variáveis operacionais, como temperatura, pressão, razão de reciclo e composição da carga. Desta forma, foi desenvolvido um conjunto de modelos e algoritmos computacionais para representar matematicamente unidades de síntese de metanol. O modelo apresenta operações unitárias associadas aos seguintes equipamentos: divisores de correntes, misturadores de correntes, compressores, trocadores de calor, vasos de flash e reatores. Inicialmente, foi proposto um simulador estacionário, que serviu como base para um pseudo-estacionário, o qual contempla a desativação do catalisador por sinterização térmica. Os simuladores foram criados segundo uma arquitetura seqüencial modular e empregou-se o método de substituição sucessiva para a convergência dos reciclos. O estudo envolveu dois fluxogramas típicos, um constituído por reatores adiabáticos em série, enquanto o outro constituído por um reator tipo quench. Uma análise do efeito das principais variáveis operacionais foi realizada para o reator e para o loop de síntese. Estudou-se também o efeito da desativação do catalisador ao longo do tempo. Uma ferramenta de otimização operacional foi empregada para alcançar a máxima produção manipulando as injeções de carga fria na entrada dos leitos catalíticos. Formulou-se também um problema de maximização do lucro em função da otimização de paradas da unidade para troca do catalisador. Os resultados obtidos apontam que a ferramenta desenvolvida é promissora para a compreensão e otimização da unidade objeto deste estudo

Estudo de fluxos numéricos para modelos magneto-hidrodinâmicos utilizando o código Flash

A teoria magneto-hidrodinâmicos permite a estruturação de modelos computacionais, designados modelos MHDs, que são uma extensão da dinâmica dos fluidos para lidar com fluidos eletricamente carregados, tais como os plasmas, em que se precisa considerar os efeitos de forças eletromagnéticas. Tais modelos são especialmente úteis quando o movimento exato de uma partícula não é de interesse, sendo que as equações descrevem as evoluções de quantidades macroscópicas. Várias formas de modelos MHD têm sido amplamente utilizadas na Física Espacial para descrever muitos tipos diferentes de fenômenos de plasma, tais como reconexão magnética e interações de ventos estelares com diferentes objetos celestiais. Neste trabalho, o objetivo é analisar o comportamento de diversos fluxos numéricos em uma discretização de volumes finitos de um modelo numérico de MHD usando um esquema de malha entrelaçada sem separação direcional considerando alguns casos testes. Para as simulações, utiliza-se o código Flash, desenvolvido pela Universidade de Chicago, por ser um código de amplo interesse nas simulações astrofísicas e de fenômenos no espaço próximo à Terra. A metodologia consiste na inclusão de um fluxo numérico, permitindo melhoria com respeito ao esquema HLL.

Avaliação de correlações para propriedades físico-químicas de frações de petróleo

O petróleo é uma mistura complexa consistindo em um número muito grande de hidrocarbonetos. A descrição completa de todos os hidrocarbonetos existentes nessas misturas é inviável experimentalmente ou consome tempo excessivo em simulações computacionais. Por esta razão, uma abordagem molecular completa para cálculos de propriedades dessas misturas é substituído por uma abordagem pseudo-componente ou por correlações entre propriedades macroscópicas. Algumas dessas propriedades são utilizadas de acordo com a regulamentação de venda de combustíveis, e.g., para gasolina. Dependendo do esquema de refino e do óleo cru utilizado para produção desse combustível, uma larga variedade de valores é encontrada para as propriedades de correntes de processo que compõe o combustível final. A fim de planejar com precisão adequada a mistura dessas correntes, modelos devem estar disponíveis para o cálculo preciso das propriedades necessárias. Neste trabalho, oito séries de combustíveis brasileiros e duas séries de combustíveis estrangeiros foram analisadas: frações de gasolina, querosene, gasóleo e diesel. As propriedades analisadas para as frações são: número de octano, teor de aromáticos, teor de enxofre, índice de refração, densidade, ponto de fulgor, ponto de fluidez, ponto de congelamento, ponto de névoa, ponto de anilina, pressão de vapor Reid e número de cetano. Diversas correlações foram avaliadas e os melhores desempenhos foram destacados, permitindo uma estimação precisa das propriedades do combustível avaliado. Um processo de re-estimação de parâmetros foi aplicado e novos modelos foram ajustados em comparação com os dados experimentais. Esta estratégia permitiu uma estimativa mais exata das propriedades analisadas, sendo verificada por um aumento considerável no desempenho estatístico dos modelos. Além disso, foi apresentado o melhor modelo para cada propriedade e cada série

Síntese de sebacato de dioctila empregando lipases

A crescente demanda por lubrificantes obtidos a partir de fontes renováveis vem incentivando a pesquisa por alternativas sustentáveis. O objetivo principal deste trabalho foi investigar a síntese de sebacato de dioctila a partir da reação de esterificação entre o ácido sebácico e o 1-octanol empregando biocatalisadores e catalisador químico convencional (ácido sulfúrico). Alguns parâmetros reacionais foram estudados: tipo de lipase comercial imobilizada (Novozym 435, Lipozyme RM IM e Lipozyme TL IM), temperatura, razão molar ácido/álcool, concentração de lipase, métodos de remoção da água do meio reacional. A reutilização da lipase Novozym 435 também foi avaliada. A conversão da reação foi determinada por cromatografia em fase gasosa. A lipase Novozym 435 apresentou os melhores resultados: 100% de conversão de ácido sebácico quando foi empregada razão molar ácido:álcool de 1:5 e 5% m/m de lipase, após 150 minutos de reação a 100C. O emprego de peneira molecular e vácuo não aumentou a conversão do ácido sebácico. O produto final foi caracterizado com relação à viscosidade, ao índice de viscosidade, ao ponto de fulgor, ao ponto de fluidez e ao índice de neutralização, e apresentou comportamento semelhante a um óleo naftênico

Estudo da desativação hidrotérmica de catalisadores automotivos comerciais

O vapor dágua está presente na exaustão veicular em quantidades significativas e, nas condições de operação do catalisador automotivo, essa espécie pode promover uma série de fenômenos térmicos que podem reduzir a vida útil do sistema. Dentro desse contexto, essa dissertação tem como objetivo estudar os efeitos da desativação hidrotérmica nas propriedades físico-químicas e estruturais, e no desempenho de três catalisadores automotivos comerciais à base de Pd/Rh, designados A, C e E. Esses sistemas foram submetidos a tratamento térmico a 1000C por 12 horas, sob três tipos de correntes gasosas, com a seguinte composição: N2, 14% H2O/N2 e 18% H2O/N2. A caracterização dos catalisadores consistiu das seguintes técnicas: FRX, ICP-OES, ATG-ATD, fisissorção de N2, TPD-H2 e TPR. A partir dos resultados obtidos para as amostras envelhecidas, foram constatados vários fenômenos característicos da degradação térmica, como sinterização da alumina e do óxido misto CeO2-ZrO2, transições de fases cristalina na alumina e segregação de fases no óxido misto. A avaliação da atividade catalítica foi realizada com base na reação de redução do NO pelo CO, e nas reações de oxidação do CO e do C3H8. Para os catalisadores C e E, os envelhecimentos acarretaram em perda de atividade, e os resultados da avaliação catalítica apresentaram uma boa correlação com as propriedades texturais e a redutibilidade desses catalisadores. Em contrapartida, para o catalisador A, os tratamentos térmicos o ativaram para todas as reações. Apesar de os três sistemas terem apresentado boa atividade frente à redução do NO pelo CO, foi observada, para todas as amostras, a formação indesejável de N2O em quantidades significativas, indicando que eles foram pouco seletivos na faixa de temperatura analisada

Avaliação clínico visual de três técnicas de clareamento dental

O objetivo deste estudo in vivo foi avaliar comparativamente três técnicas de clareamento de dentes polpados quanto ao grau de cor final alcançado, sensibilidade dental e satisfação pessoal de operadores e pacientes. Indivíduos jovens de mesma faixa etária e padrão de higiene bucal foram selecionados e divididos aleatoriamente entre os grupos (G1; n=7) caseiro, com regime de uso de 8 h/dia/4 semanas; (G2; n=7) consultório, com regime de clareamento de 4 sessões semanais de 2 aplicações de 15 min cada e; (G3; n=6) associado, com caseiro e consultório combinados. Para as técnicas caseira e de consultório foram utilizados peróxido de carbamida a 16% (WhitegoldHome/Dentsply) e peróxido de hidrogênio a 35% (Whitegold Office/Dentsply), respectivamente. Os registros de cor foram obtidos por um único operador antes e após o emprego da cada técnica utilizando escala de cores Vita Bleachedguide 3D-Master e máquina fotográfica digital profissional (EOS Rebel XT Canon), com ajustes de iluminação, flash e distância focal padronizados. O nível de clareamento foi avaliado por unidades de mudança de cor (luminosidade) na escala de cores, além do número de tons alcançados nas imagens digitais e mudança de cor no sistema CIE L*a*b* por meio do software ScanWhite. Os dados foram tratados estatisticamente pelos testes não paramétricos de Kruskal Wallis e dos sinais (p≤0,05). Os registros de sensibilidade dental trans e pós operatória e da satisfação pessoal dos operadores e pacientes foram preenchidos individualmente em questionário unidimensional ao final de cada sessão. Foram atribuídos escores para a avaliação final da sensibilidade dental, conforme: 0=ausente; 1=leve; 2=moderada e; 3=severa. Os dados foram tratados estatisticamente pelo teste Kruskal Wallis. As médias das variações de unidades de mudança de cor da escala Vita e do software foram, respectivamente: G1) 4,57 (IC1,34), 27,14 (IC12,03); G2) 2,86 (IC0,99), 21,29 (IC14,27); G3) 4 (IC1,82), 25,33 (IC10,70). Na comparação entre os métodos de avaliação de cor, os p-valores do teste dos sinais foram 0,453, 0,453 e 0,687 para os grupos 1, 2 e 3, respectivamente. As médias da variação total de cor (∆E) foram, respectivamente: G1) 8,79(IC4,18), G2) 7,10(IC3,53) e G3) 9,74 (IC4,07). Não foi determinada diferença estatisticamente significante entre os grupos. Os postos médios do nível de sensibilidade foram: G1 = 9,64; G2 = 11,58; e G3 = 10,43, e o p-valor = 0,807. Não houve diferença estatisticamente significante entre grupos. Conclui-se que as técnicas caseiro, consultório e associada foram igualmente eficazes quanto ao nível de cor final, de acordo com os métodos objetivos e subjetivos utilizados. O nível de sensibilidade dental foi o mesmo independentemente da técnica utilizada. Todos os indivíduos registraram satisfação ao final do clareamento.

Comportamento mecânico de cerâmica produzida a partir de reciclagem de para-brisa de automóvel

É crescente o interesse nos materiais cerâmicos, devido as suas características como baixa massa específica e maior resistência a ambientes agressivos do que a maioria das ligas metálicas. Este trabalho tem o objetivo de produzir a partir de material descartado, cerâmicas em diferentes temperaturas de sinterização e avaliar a sua tensão de ruptura em ensaio de flexão de três pontos e a confiança desta medida. Devido ao custo de produzir pó de vidro, tanto pelo alto gasto de energia para fundir a matéria-prima como pelo consumo de minerais industriais, foi proposto utilizar vidro de para-brisa obsoleto reduzindo despesas operacionais e definindo um destino econômico e ambiental viável para estes rejeitos. A metodologia consistiu-se na obtenção do pó de vidro com características adequadas para ser conformado e sinterizado. Foram usadas duas composições e quatro tratamentos térmicos para obter oito materiais. Uma composição com apenas o pó oriundo da moagem de para-brisa e outra com este pó mais 4% de óxido de nióbio. A resistência à flexão dos produtos obtidos foi avaliada. Utilizou-se a estatística de Weibull para caracterizar estes resultados. Os resultados obtidos indicam que o material de composição pó de vidro e temperatura final de sinterização de 650C obteve a maior resistência mecânica entre os materiais sintetizados. A adição do óxido de nióbio provoca um decréscimo na resistência mecânica se comparada com o material sem a adição deste óxido. Entretanto, comparando as duas composições na mesma temperatura final de sinterização, a adição de óxido de nióbio provocou um aumento no módulo de Weibull, excetuando-se dois de oito materiais obtidos. As diferentes composições e temperaturas de sinterização afetaram as propriedades mecânicas dos materiais obtidos.

Rio, cenas decisivas: teatro entre televisão, patrocínio e política

Baseado em estudos de casos e em discussões teóricas, este trabalho analisa as relações entre a estética, a produção e a recepção de uma vertente do teatro produzido no Rio de Janeiro que se propõe manter-se além do entretenimento. O critério para a escolha dos casos estudados é o da inteligibilidade das relações entre estética e contexto sócio-econômico, a partir das próprias referências e vivências do pesquisador enquanto também artista e produtor teatral. A abordagem do teatro como fenômeno estético e cultural que interage com o meio sócio-econômico vale neste trabalho tanto para o teatro da contemporaneidade quanto em suas discussões históricas. A universalização da TV, a falta de público pagante para a arte e a ainda recente resposta do Estado como financiador universal da cultura aparecem aqui intimamente ligadas à proliferação e transformação de poéticas teatrais, principalmente no que concerne ao trabalho do ator em cena, sua formação, e a concepção que ele tem de sociedade e de seu papel dentro dela. Esta mirada a partir do fazer teatral questiona o valor de limites fixos entre arte e indústria cultural, ao sugerir como problemática a definição de arte e cultura na contemporaneidade. As relações de mútua legitimação entre a indústria da televisão e o teatro na cidade são acompanhadas desde a sua descoberta pelo Teatro dos Sete, seu apogeu nos anos 70 e 80, e sua subsequente crise no final da década de 80, quando a simbiose se transformou em competição e a TV passou a ditar as regras do mercado de atores. Os espetáculos escolhidos para análise nesta ótica são justamente O Mambembe de 1959 e A Maldição do Vale Negro, de 1988. Em seguida o texto apresenta um resumo de observações e pesquisas sobre sociologia da cultura, a sócio-economia do teatro e as políticas públicas na França. The Flash and Crash Days, de Gerald Thomas, é o espetáculo escolhido para abordar o início da era dos patrocínios no teatro carioca. A última parte da tese procura juntar os resultados obtidos nos estudos e algumas análises a discussões atuais sobre o teatro no Rio de Janeiro, ao comentar possíveis relações entre a estética e o contexto na cena experimental da zona sul da cidade, e a mudança ideológica e de valores que acompanha a ainda recente mudança de modos de produção. O olhar do teatro como negócio é confrontado por uma alternativa que sugere a abertura de novas perspectivas, através da inclusão de novos sujeitos, como oportunidade de renovação da cena carioca