Diagnóstico energético e reengenharia do processo de secagem na fábrica de revestimentos

Este trabalho surgiu no âmbito da Tese de Mestrado em Engenharia Química - Ramo Optimização Energética na Indústria Química, aliando a necessidade da Empresa Monteiro Ribas – Indústrias, S.A. em resolver alguns problemas relacionados com as estufas da unidade J da fábrica de revestimentos. Outro dos objectivos era propor melhorias de eficiência energética neste sector da empresa. Para tal, foi necessário fazer um levantamento energético de toda a unidade, o que permitiu verificar que as estufas de secagem (Recobrimento 1 e 2) seriam o principal objecto de estudo. O levantamento energético da empresa permitiu conhecer o seu consumo anual de energia de 697,9 tep, o que a classifica, segundo o Decreto-lei nº 71 de 15 de Abril de 2008, como Consumidora Intensiva de Energia (CIE). Além disso, as situações que devem ser alvo de melhoria são: a rede de termofluido, que apresenta válvulas sem isolamento, o sistema de iluminação, que não é o mais eficiente e a rede de distribuição de ar comprimido, que não tem a estrutura mais adequada. Desta forma sugere-se que a rede de distribuição de termofluido passe a ter válvulas isoladas com lã de rocha, o investimento total é de 2.481,56 €, mas a poupança pode ser de 21.145,14 €/ano, com o período de retorno de 0,12 anos. No sistema de iluminação propõe-se a substituição dos balastros normais por electrónicos, o investimento total é de 13.873,74 €, mas a poupança é de 2.620,26 €/ano, com período de retorno de 5 anos. No processo de secagem das linhas de recobrimento mediram-se temperaturas de todos os seus componentes, velocidades de ar o que permitiu conhecer a distribuição do calor fornecido pelo termofluido. No Recobrimento 1, o ar recebe entre 39 a 51% do calor total, a tela recebe cerca de 25% e na terceira estufa este é apenas de 6%. Nesta linha as perdas de calor por radiação oscilam entre 6 e 11% enquanto as perdas por convecção representam cerca de 17 a 44%. Como o calor que a tela recebe é muito inferior ao calor recebido pelo ar no Recobrimento 1, propõe-se uma redução do caudal de ar que entra na estufa, o que conduzirá certamente à poupança de energia térmica. No Recobrimento 2 o calor fornecido ao ar representa cerca de 51 a 77% do calor total e o cedido à tela oscila entre 2 e 3%. As perdas de calor por convecção oscilam entre 12 e 26%, enquanto que as perdas por radiação têm valores entre 4 e 8%. No que diz respeito ao calor necessário para evaporar os solventes este oscila entre os 4 e 13%. Os balanços de massa e energia realizados ao processo de secagem permitiram ainda determinar o rendimento das 3 estufas do Recobrimento 1, com 36, 47 e 24% paras as estufa 1, 2 e 3, respectivamente. No Recobrimento 2 os valores de rendimento foram superiores, tendo-se obtido valores próximos dos 41, 81 e 88%, para as estufas 1, 2 e 3, respectivamente. Face aos resultados obtidos propõem-se a reengenharia do processo introduzindo permutadores compactos para aquecer o ar antes de este entrar nas estufas. O estudo desta alteração foi apenas realizado para a estufa 1 do Recobrimento 1, tendo-se obtido uma área de transferência de calor de 6,80 m2, um investimento associado de 8.867,81 €. e uma poupança de 708,88 €/ano, com um período de retorno do investimento de 13 anos. Outra sugestão consiste na recirculação de parte do ar de saída (5%), que conduz à poupança de 158,02 €/ano. Estes valores, pouco significativos, não estimulam a adopção das referidas sugestões.

Análise e optimização global de uma linha de extrusão

Os objectivos principais deste estudo são a caracterização de uma das linhas de extrusão existentes na Cabelte, nomeadamente a linha de extrusão de referência EP5, composta por duas extrusoras. Pretende-se fazer a determinação de indicadores energéticos e de processo e a optimização do consumo energético, no que diz respeito à energia consumida e às perdas térmicas relativas a esta linha. Para fazer a monitorização da linha de extrusão EP5 foi colocado no quadro geral dessa linha um equipamento central de medida de forma a ser possível a sua monitorização. No entanto, para a extrusora auxiliar as medições foram efectuadas com uma pinça amperimétrica e um fasímetro. Foram também efectuados ensaios onde foi avaliada a quantidade de material transformada, para isso foi utilizado um equipamento de pesagem, doseador gravimétrico aplicado nas extrusoras. As medições de temperatura para os cálculos das perdas térmicas da extrusora principal e para a caracterização dos materiais plásticos, foram efectuadas utilizando um termómetro digital. Foram efectuados ensaios de débito às extrusoras auxiliar e principal e foi estudada a variação do factor de potência em função da rotação do fuso. Na perspectiva do utilizador final a optimização para a utilização racional de energia está na redução de encargos da factura de energia eléctrica. Essa factura não depende só da quantidade mas também do modo temporal como se utiliza essa energia, principalmente a energia eléctrica, bastante dependente do período em que é consumida. Uma metodologia diferente no planeamento da produção, contemplando o fabrico dos cabos com maior custo específico nas horas de menor custo energético, implicaria uma redução dos custos específicos de 18,7% para o horário de verão e de 20,4% para o horário de inverno. Os materiais de revestimento utilizados (PE e PVC), influenciam directamente os custos energéticos, uma vez que o polietileno (PE) apresenta sempre valores de entalpia superiores (0,317 kWh/kg e 0,281 kWh/kg)) e necessita de temperaturas de trabalho mais elevadas do que o policloreto de vinilo (PVC) (0,141 kWh/kg e 0,124 kWh/kg). O consumo específico tendencialmente diminui à medida que aumenta a rotação do fuso, até se atingir o valor de rotação óptimo, a partir do qual esta tendência se inverte. O cosφ para as duas extrusoras em estudo, aumenta sempre com o aumento de rotação do fuso. Este estudo permitiu avaliar as condições óptimas no processo de revestimento dos cabos, de forma a minimizarmos os consumos energéticos. A redução de toda a espécie de desperdícios (sobre consumos, desperdício em purgas) é uma prioridade de gestão que alia também a eficácia à eficiência, e constitui uma ferramenta fundamental para assegurar o futuro da empresa. O valor médio lido para o factor de potência (0,38) da linha EP5, valor extremamente baixo e que vem associado à energia reactiva, além do factor económico que lhe está inerente, condiciona futuras ampliações. A forma de se corrigir o factor de potência é instalando uma bateria de condensadores de 500 kVAr. Considerando o novo sistema tarifário aplicado à energia reactiva, vamos ter um ganho de 36167,4 Euro/ano e o período de retorno de investimento é de 0,37 ano (4,5 meses). Esta medida implica também uma redução anual na quantidade de CO2 emitida de 6,5%. A quantificação das perdas térmicas é importante, pois só desta forma se podem definir modos de actuação de forma a aumentar a eficiência energética. Se não existir conhecimento profundo dos processos e metodologias correctas, não podem existir soluções eficientes, logo é importante medir antes de avançar com qualquer medida de gestão.

Ligação Adesiva de Polímeros Particularmente Difíceis de Colar

As ligações adesivas têm sido cada vez mais utilizadas nos últimos anos em detrimento de outros métodos tais como a soldadura, ligações aparafusadas e ligações rebitadas. Os plásticos de Engenharia têm um papel cada vez mais preponderante na indústria, devido às suas excelentes propriedades. Neste trabalho foram considerados três polímeros diferentes, o Policloreto de Vinilo (PVC) e o Polipropileno (PP) dado o seu baixo custo e peso e a superfície quimicamente inerte e o Politetrafluoretileno (PTFE) devido às suas boas propriedades químicas e excelentes propriedades de deslizamento. No entanto, estes materiais possuem uma baixa energia de superfície e, por isso, são muito difíceis de colar com mais relevância para o PTFE. Assim, após um estudo preliminar foi escolhido, para realizar as colagens necessárias, um adesivo da Tamarron Technology “Tam Tech Adhesive”, próprio para este tipo de substratos difíceis de colar. Posteriormente foi efetuada a sua caraterização através de ensaios de provetes maciços à tração. O principal objetivo deste trabalho foi estudar juntas de sobreposição simples de materiais poliméricos difíceis de colar tais como o PTFE, PP e PVC com recurso a um adesivo que não necessitasse de preparação de superfície. Foram fabricadas juntas de sobreposição simples (JSS) segundo os métodos Lap Shear (LS) e Block Shear (BS) dos três materiais referidos anteriormente e realizados os respetivos ensaios para avaliar o comportamento mecânico das ligações adesivas. Os materiais utilizados como substratos foram também submetidos a ensaios de tração com a finalidade de obter o módulo de elasticidade e as suas propriedades de resistência. Os substratos envolvidos nas juntas adesivas não sofreram qualquer preparação especial das superfícies. Na maioria dos casos consistiu apenas numa limpeza das superfícies com álcool etílico. Contudo, para o PTFE também se experimentou a preparação por abrasão com lixa e por chama. Foi também efetuado um trabalho de simulação numérica por elementos finitos utilizando um modelo de dano coesivo triangular. As resistências ao corte obtidas são superiores em BS comparativamente a LS, exceção feita aos substratos de PTFE aonde os resultados são similares. O tratamento por chama melhorou a resistência mecânica das juntas. Verificou-se também que o modelo numérico simulou adequadamente o comportamento das juntas principalmente das LS.

Surface Imprinting Approach on Screen Printed Electrodes Coated with Carboxylated PVC for Myoglobin detection with Electrochemical Transduction

A novel surface molecularly-imprinted (MI) material to detect myoglobin (Myo) using gold screen printed electrodes (SPE) was developed. The sensitive detection was carry out by introducing a carboxylic polyvinyl chloride (PVC-COOH) layer on gold SPE surface. Myo was attached to the surface of gold SPE/PVC-COOH and the vacant spaces around it were filled by polymerizing acrylamide and N,N-methylenebisacrylamide (cross-linker). This polymerization was initiated by ammonium persulphate. After removing the template, the obtained material was able to rebind Myo and discriminate it among other interfering species. Various characterization techniques including electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV) confirmed the surface modification. This sensor seemed a promising tool for screening Myo in point-of-care.

Label-free Detection of Microcystin-LR in Waters Using Real-Time Potentiometric Biosensors Based on Single-Walled Carbon Nanotubes Imprinted Polymers

Microcystin-LR (MC-LR) is a dangerous toxin found in environmental waters, quantified by high performance liquid chromatography and/or enzyme-linked immunosorbent assays. Quick, low cost and on-site analysis is thus required to ensure human safety and wide screening programs. This work proposes label-free potentiometric sensors made of solid-contact electrodes coated with a surface imprinted polymer on the surface of Multi-Walled Carbon NanoTubes (CNTs) incorporated in a polyvinyl chloride membrane. The imprinting effect was checked by using non-imprinted materials. The MC-LR sensitive sensors were evaluated, characterized and applied successfully in spiked environmental waters. The presented method offered the advantages of low cost, portability, easy operation and suitability for adaptation to flow methods.

Solid contact PVC membrane electrodes based on neutral or charged carriers for the selective reading of anionic sulfamethoxazole and their application to the analysis of aquaculture water

Sulfamethoxazole (SMX) is among the antibiotics employed in aquaculture for prophylactic and therapeutic reasons. Environmental and food spread may be prevented by controlling its levels in several stages of fish farming. The present work proposes for this purpose new SMX selective electrodes for the potentiometric determination of this sulphonamide in water. The selective membranes were made of polyvinyl chloride (PVC) with tetraphenylporphyrin manganese (III) chloride or cyclodextrin-based acting as ionophores. 2-nitrophenyl octyl ether was employed as plasticizer and tetraoctylammonium, dimethyldioctadecylammonium bromide or potassium tetrakis (4-chlorophenyl) borate was used as anionic or cationic additive. The best analytical performance was reported for ISEs of tetraphenylporphyrin manganese (III) chloride with 50% mol of potassium tetrakis (4-chlorophenyl) borate compared to ionophore. Nersntian behaviour was observed from 4.0 × 10−5 to 1.0 × 10−2 mol/L (10.0 to 2500 µg/mL), and the limit of detection was 1.2 × 10−5 mol/L (3.0 µg/mL). In general, the electrodes displayed steady potentials in the pH range of 6 to 9. Emf equilibrium was reached before 15 s in all concentration levels. The electrodes revealed good discriminating ability in environmental samples. The analytical application to contaminated waters showed recoveries from 96 to 106%.

Biomimetic Sensor Potentiometric System for Doxycycline Antibiotic Using a Molecularly Imprinted Polymer as an Artificial Recognition Element

Molecular imprinting is a useful technique for the preparation of functional materials with molecular recognition properties. A Biomimetic Sensor Potentiometric System was developed for assessment of doxycycline (DOX) antibiotic. The molecularly imprinted polymer (MIP) was synthesized by using doxycycline as a template molecule, methacrylic acid (MAA) and/or acrylamide (AA) as a functional monomer and ethylene glycol dimethacrylat (EGDMA) as a cross-linking agent. The sensing elements were fabricated by the inclusion of DOX imprinted polymers in polyvinyl chloride (PVC) matrix. The sensors showed a high selectivity and a sensitive response to the template in aqueous system. Electrochemical evaluation of these sensors under static (batch) mode of operation reveals near-Nernstian response. MIP/MAA membrane sensor was incorporated in flow-through cells and used as detectors for flow injection analysis (FIA) of DOX. The method has the requisite accuracy, sensitivity and precision to assay DOX in tablets and biological fluids.

Estudo da degradação de membranas arquitetónicas

Dissertação de mestrado Internacional em Sustentabilidade do Ambiente Construído

Wet chemical silver treatment of endotracheal tubes to produce antibacterial surfaces.

Mechanically ventilated patients in hospitals are subjected to an increased risk of acquiring nosocomial pneumonia that sometimes has a lethal outcome. One way to minimize the risk could be to make the surfaces on endotracheal tubes antibacterial. In this study, bacterial growth was inhibited or completely prevented by silver ions wet chemically and deposited onto the tube surface. Through the wet chemical treatment developed here, a surface precipitate was formed containing silver chloride and a silver stearate salt. The identity and morphology of the surface precipitate was studied using x-ray photoelectron spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, and x-ray powder diffraction. Leaching of silver ions into solution was examined, and bacterial growth on the treated surfaces was assayed using Pseudomonas aeruginosa wild type (PAO1) bacteria. Furthermore, the minimum inhibitory concentration of silver ions was determined in liquid- and solid-rich growth medium as 23 and 18 microM, respectively, for P. aeruginosa.

Effect of rock powder and vinasse on two types of soils

Can vinasse accelerate the change of minerals in rock dust to obtain fertilizers, using residues from alcohol agro-industries and mining? Answering this question was the main objective of this study. Therefore, an experiment was set up in the laboratory in a completely randomized design using Polyvinyl Chloride (PVC) columns, in which the 0-50 cm layers of a clayey soil (eutroferric Red Oxisol) and sandy soil (Typic Quartzipsamment) were reproduced. We applied three different rates of basalt powder (0.0; 2.0, and 4.0 t ha-1) and one rate of vinasse (200 m³ ha-1) to the soils. The control was made by treatments with water (200 m³ ha-1) with the same rates of rock powder. Samples were first collected on the surface of each column (1, 15, 30, 45, 60, and 90 days after the application of vinasse and rock powder), and, at the end of the experiment, at the various depths and in leached water, to determine pH and the concentration of soluble Ca2+, Mg2+, and K+. There was a significant effect of the solvent and the soil on the surface layer, with higher concentrations found in the treatments with vinasse and in clayey soil, confirming the potential of vinasse to alter minerals in basalt powder. The resulting levels from the beginning to the end of the experiment suggest that sorption phenomena with neoformed mineral phases or organic acids may have occurred. It may be concluded that the use of rock powder and vinasse mixtures is a promising alternative for soil fertilization and recycling of waste from the sugarcane and mining industries.

Neurotoxicity of dibutyltin in aggregating brain cell cultures.

Dibutyltin (DBT) compounds are used primarily as stabilizers for polyvinyl chloride (PVC) plastics. Small quantities can be released from PVC containers into stored liquids. The neurotoxicological potential of DBT was tested in aggregating brain cell cultures after a 10-day treatment with concentrations ranging from 10(-10) to 10(-6)m, either during an early developmental period, or during a phase of advanced maturation. Changes in protein content, DNA labelling and cell type-specific enzyme activities were measured as end points. DBT caused general cytotoxicity at 10(-6)m in both immature and differentiated cultures. At 10(-7)m, it affected the myelin content and the cholinergic neurons in both states of maturation, while GABAergic neurons remained unchanged. Astrocyte and oligodendrocyte markers were diminished at 10(-7)m of DBT exclusively in immature cultures. DBT uptake by undifferentiated and differentiated cells was similar at this concentration. Whereas trimethyltin (TMT) is known to induce gliosis and triethyltin (TET) to cause demyelination and affect GABAergic neurons, DBT appeared to be more toxic than TMT, and to present a distinct toxicological pattern.

Anaerobic co-digestion of crude glycerin and starch industry effluent

The Brazil's Biodiesel Production and Use Program introduces biodiesel in the Brazilian energy matrix, bringing along the perspective of a growth of the glycerin offer, co-product generated in the proportion of 10 kg for each 100 L of biodiesel. The aim of this study was to evaluate the addition of crude glycerin in the anaerobic digestion of cassava starch industry effluent (cassava wastewater), in a horizontal semi-continuous flow reactor of one phase in laboratory scale. It was used a reactor with a 8.77 L of useful volume, a medium support for corrugated conduit of polyvinyl chloride (PVC), temperature of 261 ºC, fed with cassava wastewater and glycerin, with hydraulic detention times of 4 and 5 days and increasing volumetric organic load of 3.05; 9.32; 14.83 and 13.59 g COD L-1 d-1, obtained with the addition of glycerin at 0; 2; 3 and 2% (v/v), respectively. The average removal efficiencies of TS and TVS were decreasing from the addition of glycerin to the cassava wastewater, averaging 81.19 to 55.58% for TS and 90.21 to 61.45% for TVS. The addition of glycerin at 2% increased the biogas production compared to the control treatment, reaching 1.979 L L-1 d-1. The biogas production as a function of the consumed COD was higher for the control treatment than for the treatments with addition of glycerin, which indicates lower conversion of organic matter into biogas.

‘Sweet grape’ tomato post harvest packaging

ABSTRACT This paper aims at evaluating the shelf life of mini tomatoes (Lycopersicum esculentum Mill.) cultivar ‘Sweet Grape’, grown in hydroponics, and stored under environmental and refrigerated conditions inside different packages. We adopted a completely randomized design, in which treatments were combinations of storage conditions: environment (e) and refrigerated (r) with packaging: polyvinyl chloride film (PVC); low-density polyethylene (LDPE); biofilm of tomato fruit of Solanum lycocarpum A.St.-Hil (lobeira) (TFB); cassava starch biofilm (CSB); carnauba wax (Copernicia prunifera) (CW), and without packaging - control (C). Physicochemical and sensory tests were carried out at the beginning (day zero), and at 8, 19, and 33 days of storage (DS). Fruit stored inside PVCr, LDPEe, LDPEr, and CWr had an acceptable shelf life of 33 days. The use of cassava and tomato starches were not effective in controlling fruit fresh weight loss. ‘Sweet Grape’ tomato postharvest conservation was enhanced under refrigerated conditions. The sensory evaluation results revealed that CWr treatment most pleased appraisers, while PCV had the highest rejection rate.

Skin secretion of Siphonops paulensis (Gymnophiona, Amphibia) forms voltage-dependent ionic channels in lipid membranes

The effect of the skin secretion of the amphibian Siphonops paulensis was investigated by monitoring the changes in conductance of an artificial planar lipid bilayer. Skin secretion was obtained by exposure of the animals to ether-saturated air, and then rinsing the animals with distilled water. Artificial lipid bilayers were obtained by spreading a solution of azolectin over an aperture of a Delrin cup inserted into a cut-away polyvinyl chloride block. In 9 of 12 experiments, the addition of the skin secretion to lipid bilayers displayed voltage-dependent channels with average unitary conductance of 258 ± 41.67 pS, rather than nonspecific changes in bilayer conductance. These channels were not sensitive to 4-acetamido-4'-isothiocyanatostilbene-2,2'-disulfonic acid or tetraethylammonium ion, but the experimental protocol used does not permit us to specify their characteristics.

A forced running wheel system with a microcontroller that provides high-intensity exercise training in an animal ischemic stroke model

We developed a forced non-electric-shock running wheel (FNESRW) system that provides rats with high-intensity exercise training using automatic exercise training patterns that are controlled by a microcontroller. The proposed system successfully makes a breakthrough in the traditional motorized running wheel to allow rats to perform high-intensity training and to enable comparisons with the treadmill at the same exercise intensity without any electric shock. A polyvinyl chloride runway with a rough rubber surface was coated on the periphery of the wheel so as to permit automatic acceleration training, and which allowed the rats to run consistently at high speeds (30 m/min for 1 h). An animal ischemic stroke model was used to validate the proposed system. FNESRW, treadmill, control, and sham groups were studied. The FNESRW and treadmill groups underwent 3 weeks of endurance running training. After 3 weeks, the experiments of middle cerebral artery occlusion, the modified neurological severity score (mNSS), an inclined plane test, and triphenyltetrazolium chloride were performed to evaluate the effectiveness of the proposed platform. The proposed platform showed that enhancement of motor function, mNSS, and infarct volumes was significantly stronger in the FNESRW group than the control group (P<0.05) and similar to the treadmill group. The experimental data demonstrated that the proposed platform can be applied to test the benefit of exercise-preconditioning-induced neuroprotection using the animal stroke model. Additional advantages of the FNESRW system include stand-alone capability, independence of subjective human adjustment, and ease of use.