Análise termodinâmica, termoeconômica e econômica de uma usina sucroalcooleira com processo de extração por difusão

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Análise termodinâmica e termoeconômica do aproveitamento do gás natural em sistemas de cogeração de energia de usinas de açúcar e álcool

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Análise termodinâmica, termoeconômica e econômica de uma usina sucroalcooleira para diferentes mix de produção

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Termodinâmica de um conjunto de partículas em um bilhar bidimensional dependente do tempo: um gás bidimensional simplificado

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Considerações sobre concepções de calor e sistema termodinâmico para o ensino médio.

Este trabalho parte da ideia de que para ocorrer significativo avanço na compreensão das leis da termodinâmica pelos estudantes é necessário promover, inicialmente, discussões sobre diversas concepções de calor e de sistemas. É nessa direção que este trabalho aponta, ao procurar responder à questão: Como possibilitar, no ensino médio, a compreensão de diferentes concepções de calor antes da apresentação das leis da termodinâmica? Para isso apresenta subsídios que poderão ser utilizados na elaboração de estratégias, mostrando a atitude dos cientistas frente a situações nas quais concepções aceitas sobre calor revelaram-se inadequadas; destaca-se aqui a importância que teve a introdução do conceito de sistema na elaboração das teorias da termodinâmica. Para isso selecionou-se de uma pesquisa anterior, algumas ideias comuns e persistentes entre estudantes do ensino médio e do nível superior que já passaram pelo ensino formal da termodinâmica como as de Calor como “quente” e “frio”. Consideraram-se também fragmentos de trabalhos originais de Carnot e de Clausius que tocam nesses conteúdos. Com isso pretende-se despertar, nos estudantes, a percepção de que suas concepções baseadas em sensações bem como ideias “substancialistas” precisam ser redimensionadas, juntamente com adoção de elementos teóricos adotados pela termodinâmica. Espera-se dos professores o planejamento de atividades que propiciem o encontro dessas ideias.

El lenguaje de estudiantes universitarios sobre temas de termodinámica y su relación con la historia de la disciplina

El uso de determinada terminología, si bien no es indicativa de aprendizaje significativo sugiere contenidos, tanto conceptuales como metodológicos, de los conocimientos implicados. En el caso de Termodinámica, y más específicamente los conceptos incluidos en el Primer Principio, las mismas palabras recorrieron, durante el siglo XIX, diferentes significados evidenciados a través de distintos modelos y sus lenguajes correspondientes. Una situación análoga se encuentra cuando se analiza el lenguaje y las herramientas conceptuales y metodológicas que estudiantes universitarios utilizan al abordar situaciones que involucran contenidos termodinámicos. Se propone un análisis sobre la relación entre los diferentes modelos (y terminología asociada) acerca de los conceptos incluidos en el Primer Principio durante el siglo XIX y las representaciones existentes en alumnos universitarios, sugeridas a través del lenguaje utilizado.

El lenguaje de estudiantes universitarios sobre temas de termodinámica y su relación con la historia de la disciplina

El uso de determinada terminología, si bien no es indicativa de aprendizaje significativo sugiere contenidos, tanto conceptuales como metodológicos, de los conocimientos implicados. En el caso de Termodinámica, y más específicamente los conceptos incluidos en el Primer Principio, las mismas palabras recorrieron, durante el siglo XIX, diferentes significados evidenciados a través de distintos modelos y sus lenguajes correspondientes. Una situación análoga se encuentra cuando se analiza el lenguaje y las herramientas conceptuales y metodológicas que estudiantes universitarios utilizan al abordar situaciones que involucran contenidos termodinámicos. Se propone un análisis sobre la relación entre los diferentes modelos (y terminología asociada) acerca de los conceptos incluidos en el Primer Principio durante el siglo XIX y las representaciones existentes en alumnos universitarios, sugeridas a través del lenguaje utilizado.

Análise tribo-termodinâmica da aplicação de nanopartículas de Al2O3 como aditivo lubrificante em compressor hermético de refrigeração

The thermodynamic performance of a refrigeration system can be improved by reducing the compression work by a particular technique for a specific heat removal rate. This study examines the effect of small concentrations of Al2O3 (50 nm) nanoparticles dispersion in the mineral oil based lubricant on the: viscosity, thermal conductivity, and lubrication characteristics as well as the overall performance (based on the Second Law of Thermodynamics) of the refrigerating system using R134a or R600a as refrigerants. The study looked at the influences of variables: i) refrigerant charge (100, 110, 120 and 130 g), ii) rotational speed of the condenser blower (800 and 1100 RPM) and iii) nanoparticle concentration (0.1 and 0.5 g/l) on the system performance based on the Taguchi method in a matrix of L8 trials with the criterion "small irreversibility is better”. They were carried pulldown and cycling tests according to NBR 12866 and NBR 12869, respectively, to evaluate the operational parameters: on-time ratio, cycles per hour, suction and discharge pressures, oil sump temperature, evaporation and condensation temperatures, energy consumption at the set-point, total energy consumption and compressor power. In order to evaluate the nanolubricant characteristics, accelerated tests were performed in a HFRR bench. In each 60 minutes test with nanolubricants at a certain concentration (0, 0.1 and 0.5 g/l), with three replications, the sphere (diameter 6.00 ± 0.05 mm, Ra 0.05 ± 0.005 um, AISI 52100 steel, E = 210 GPa, HRC 62 ± 4) sliding on a flat plate (cast iron FC200, Ra <0.5 ± 0.005 um) in a reciprocating motion with amplitude of 1 mm, frequency 20 Hz and a normal load of 1,96 N. The friction coefficient signals were recorded by sensors coupled to the HFRR system. There was a trend commented bit in the literature: a nanolubricant viscosity reduction at the low nanoparticles concentrations. It was found the dominant trend in the literature: increased thermal conductivity with increasing nanoparticles mass fraction in the base fluid. Another fact observed is the significant thermal conductivity growth of nanolubricant with increasing temperature. The condenser fan rotational speed is the most influential parameter (46.192%) in the refrigerator performance, followed by R600a charge (38.606%). The Al2O3 nanoparticles concentration in the lubricant plays a minor influence on system performance, with 12.44%. The results of power consumption indicates that the nanoparticles addition in the lubricant (0.1 g/L), together with R600a, the refrigerator consumption is reduced of 22% with respect to R134a and POE lubricant. Only the Al2O3 nanoparticles addition in the lubricant results in a consumption reduction of about 5%.

Análise tribo-termodinâmica da aplicação de nanopartículas de Al2O3 como aditivo lubrificante em compressor hermético de refrigeração

The thermodynamic performance of a refrigeration system can be improved by reducing the compression work by a particular technique for a specific heat removal rate. This study examines the effect of small concentrations of Al2O3 (50 nm) nanoparticles dispersion in the mineral oil based lubricant on the: viscosity, thermal conductivity, and lubrication characteristics as well as the overall performance (based on the Second Law of Thermodynamics) of the refrigerating system using R134a or R600a as refrigerants. The study looked at the influences of variables: i) refrigerant charge (100, 110, 120 and 130 g), ii) rotational speed of the condenser blower (800 and 1100 RPM) and iii) nanoparticle concentration (0.1 and 0.5 g/l) on the system performance based on the Taguchi method in a matrix of L8 trials with the criterion "small irreversibility is better”. They were carried pulldown and cycling tests according to NBR 12866 and NBR 12869, respectively, to evaluate the operational parameters: on-time ratio, cycles per hour, suction and discharge pressures, oil sump temperature, evaporation and condensation temperatures, energy consumption at the set-point, total energy consumption and compressor power. In order to evaluate the nanolubricant characteristics, accelerated tests were performed in a HFRR bench. In each 60 minutes test with nanolubricants at a certain concentration (0, 0.1 and 0.5 g/l), with three replications, the sphere (diameter 6.00 ± 0.05 mm, Ra 0.05 ± 0.005 um, AISI 52100 steel, E = 210 GPa, HRC 62 ± 4) sliding on a flat plate (cast iron FC200, Ra <0.5 ± 0.005 um) in a reciprocating motion with amplitude of 1 mm, frequency 20 Hz and a normal load of 1,96 N. The friction coefficient signals were recorded by sensors coupled to the HFRR system. There was a trend commented bit in the literature: a nanolubricant viscosity reduction at the low nanoparticles concentrations. It was found the dominant trend in the literature: increased thermal conductivity with increasing nanoparticles mass fraction in the base fluid. Another fact observed is the significant thermal conductivity growth of nanolubricant with increasing temperature. The condenser fan rotational speed is the most influential parameter (46.192%) in the refrigerator performance, followed by R600a charge (38.606%). The Al2O3 nanoparticles concentration in the lubricant plays a minor influence on system performance, with 12.44%. The results of power consumption indicates that the nanoparticles addition in the lubricant (0.1 g/L), together with R600a, the refrigerator consumption is reduced of 22% with respect to R134a and POE lubricant. Only the Al2O3 nanoparticles addition in the lubricant results in a consumption reduction of about 5%.

Análisis del concepto de termodinámica y su aplicación en el efecto MPEMBA

En este artículo se trabajó en el concepto de la termodinámica en general, su definición, principios básicos, así como las leyes establecidas como lo son: la ley cero de termodinámica y su aplicación en alimentos, la primera ley de termodinámica, la segunda ley y su aplicación en el efecto MPEMBA ésta supuesta paradoja fue observada y documentada por primera vez en la antigüedad por Aristóteles, quien en una estancia en Turquía observó cómo los habitantes de un pueblo rociaban las estacas de sus empalizadas con agua muy caliente para de esta manera asegurarlas, porque se congelaban con mucha más rapidez. En este efecto se explica el por qué el agua caliente se congela antes que la fría este fenómeno parece atentar contra el sentido común, cabe destacar que funciona solo en determinadas circunstancias. Las causantes más probables son que en el recipiente caliente el líquido circula mejor, el agua más caliente se evapora más. Cuanto más caliente está un líquido, menos gases disueltos le quedan ya que los gases dificultan la congelación. La causa radica en la mayor convección interna y durante más tiempo del vaso más caliente, que favorece la transferencia de calor al congelador.

Evaluación de dieciséis genotipos de frijol común de calor negro (Phaseolus vulgaris L), en época de postrera, El Sapote, San Ramón, Matagalpa, 2002

El presente trabajo se realizó durante el período de postrera (Septiembre-Diciembredel 2002), en El Sapote, municipio de San Ramón, Matagalpa. Trata sobre la evaluación de rendimiento y adaptabilidad de 16 genotipos de frijol común(Phaseolus vulgaris L.) de grano negro. El diseño utilizado consistió en un bloque completo al azar (BCA) con cuatro repeticiones. Para el análisis de las variables cuantitativas se realizó el análisis de varianza y separación de medias por Tukey con significancia (Alpha) de acuerdo a los resultados de la probabilidad obtenida con el ANDEVA. De igual manera, se realizó correlación de Pearson a las variabes relacionadas para determinar su interacción. Los resultados obtenidos indican que los materiales que presentaron mayores rendimientos fueron MN13337-26 y B 2067 con 1533.2 y 1437.6 kg/ha respectivamente. Los genotipos con mayor precocidad respecto a días a floración fueron BRUNCA y MN 13337-26 con 31 días; para madurez fisiológica el genotipo más precoz fue B 2059 con 63 días después de la siembra. La mayoría de los materiales mostraron hábito de crecimiento II a excepción de MN 13074-4, MN 13071-56, B 2056 y Negro INIFAP. Los días de cosecha oscilan entre 68 y 77, siendo B 2059 el primer genotipo cosechado. De manera general, los genotipos presentaron buena adaptabilidad vegetativa. En relación a la incidencia de Mancha Angular(Isariopsis griseola Sacc), los genotipos resistentes fueron Negro INIFAP y B 2067. En la correlación realizada a las distintas variables, se presentó una correlación alta y significativa entre el número de plantas cosechadas y números de vainas por plantas con el rendimiento final obtenido para cada uno de los genotipos.

Films de polietileno oxo-degradados mediante envejecimiento acelerado por radiación UV y calor

Resumen: Los materiales plásticos utilizados en la industria del embalaje y transporte de mercaderías familiares e industriales, presentan numerosas ventajas que los han puesto en su lugar durante los últimos 50 años. En la actualidad, son miles de millones de toneladas anuales de bolsas o embalajes de polietileno, las que diariamente se producen, se usan, se recuperan (en muy pequeña parte) y son finalmente dispuestas, quemadas o literalmente arrojadas al medio ambiente. La alta estabilidad química o la muy baja tasa de degradación, hace que estos residuos perduren en el medio - en la mayoría de los casos por más de 100 años- dependiendo las condiciones ambientales locales. Hace pocos años, se adaptaron conocimientos científicos a esta problemática, y de ello nacieron dos formas de atacar la eliminación del plástico como desecho (más allá del reciclado y uso racional): por un lado, la utilización de bioplásticos con propiedades biodegradables; y por otro, el agregado de aditivos pro-degradantes a plásticos convencionales. El presente trabajo, tiene por objeto tomar a esta última herramienta, sobre la cual se han comenzado a estudiar los mecanismos químicos por los cuales cumplen su función, evaluándolos en distintas condiciones aceleradas de laboratorio. De esta manera, se caracterizaron velocidades de degradación abiótica mediante envejecimientos acelerados con radiación ultravioleta y térmica, para films de polietileno aditivados con un compuesto oxodegradante comercial. Se estudiaron distintas concentraciones de aditivo en el polímero, en función del tiempo de envejecimiento. Las caracterizaciones incluyeron análisis mecánico, análisis térmico diferencial, espectroscopía de absorción infrarroja y de Absorción Atómica.

Enfoque de los Modelos de Ruptura Dieléctrica desde la Termodinámica Estadística

Resumen: El modelado del proceso de ruptura dieléctrica de aislantes sometidos a un campo eléctrico intenso es importante para el desarrollo de nuevos materiales en las industrias eléctrica y electrónica. Información experimental generada en el laboratorio muestra que el proceso de ruptura dieléctrica involucra la transferencia de energía con la consecuente acumulación progresiva de carga y daño en el material. Ésta, produce finalmente la ruptura macroscópica, creando un camino conductor que inutiliza al material aislante. A partir de experimentos de simulación se han calculado los parámetros característicos (dos y tres parámetros) de la función de distribución de fallas (distribución de Weibull), para distintas familias de árboles. También se ha estudiado la relación intrínseca entre las distintas familias de árboles, mediante una distribución generalizada de Weibull con un índice entrópico q. Este índice q es representativo de la estructura fractal de los distintos árboles.

La envolvente de los edificios como generador de calor y energía eléctrica

[ES]El presente documento analiza las principales funciones que se le exigen actualmente a un sistema constructivo; concretamente, a la envolvente de los edificios. Se plantean inicialmente las causas y necesidades que han derivado en el nuevo concepto de envolvente así como las nuevas funciones que se le son exigibles. Se describen los conceptos relativos a los diferentes sistemas constructivos, a los métodos de ventilación natural y, a continuación, se analizan los criterios de generación fotovoltaica y solar térmica en los edificios, además de la integración de estos sistemas en los edificios. También se analizan los fundamentos sobre materiales de cambio de fase. Todo ello permite presentar los criterios de construcción de edificios ecoeficientes. Asimismo se presentan una serie de soluciones arquitectónicas desde el punto de vista de la eficiencia energética.

Generación combinada a partir de biogás de calor y electricidad

[ES]El análisis y la resolución de casos prácticos engloban la resolución de casos prácticos, el análisis de las alternativas posibles o la resolución de casos concretos. En este trabajo se pretende analizar y resolver un caso concreto, de un proceso de producción de hidrógeno. Una vez expuesto el contexto y el análisis de las alternativas, se procederá a explicar el proceso de obtención y aprovechamiento del hidrógeno. El hidrógeno, se obtendrá a partir de la gasificación d la biomasa. Una vez se haya obtenido la corriente de hidrógeno, esta alimentará a una pila de alta temperatura tipo SOFC, para obtener generación combinada de calor y electricidad.