Studier på nytt fordon för transport av skogsflis

Högskolan Dalarna har i samarbete med Naturbränsle i Mellansverige AB genomfört studier på ett nytt fordon för transport av skogsflis. Eftersom fordonet är utrustat med kran och skopa innebär det att flisskördaren kan tippa flisen direkt på marken, eller på en i förväg utlagd duk för att förhindra att föroreningar (grus, sten etc.) följer med vid lastningen av fordonet. Pro¬jektet har finansierats av EU-strukturfond Mål 2 Norra samt genom naturabidrag från deltag¬ande företag. Studier har även genomförts på lastväxlarfordon med container för att jämförel¬ser skall kunna göras mellan de båda fordonstyperna. Studierna omfattar sammanlagt tjugo lass, varav tio lass med det nya fordonet, fem lass med lastväxlarfordon och två containrar och fem lass med lastväxlarfordon och tre containrar. Den sammanlagda transportvolymen uppgick till 1 940 m3s. Tidsstudier har också genomförts på flisskördarens arbete, eftersom det i vissa delar är direkt beroende på vilket vidaretransportfordon som används. I de fall vidaretransporten sker med lastväxlarfordon vägs flisen innan den tippas i containern (en åtgärd för att fordonet inte skall överskrida tillåten lastvikt). Om lastvikten inte är begränsande genomför flisskördaren vissa åtgärder för att lastvolymen i respektive container skall kunna maximeras (t.ex. utjämning och viss packning av flisen med hjälp av kranen). I det fall vidaretransporten sker med det nya fordonet behöver flisskördaren inte väga flisen eftersom bilen är försedd med kranvåg. Där¬emot tillkommer andra arbetsuppgifter för flisskördaren, t.ex. preparering av avlägget (snö¬packning, sten- och buskröjning) samt hantering och utläggning av dukar.Arbetstiden för vidaretransporten är i huvudsak beroende av transportsträckan och medel¬transporthastigheten. När lastväxlarfordon används är arbetstiden dessutom beroende av last¬volymen (antalet containrar och deras volym) samt om tippmöjligheter endast finns på drag¬fordonet (containrar på släp måste omlastas till dragfordon innan flisen kan tippas) eller om tippmöjligheter finns på såväl dragbil som släp. Om släpet inte kan medföras till uppställ¬ningsplatsen för containrarna (p.g.a. alltför smal och kurvig väg eller utrymmesbrist för vänd¬ning av fordonsekipaget) påverkas även arbetstiden av avståndet mellan containrar och släp samt av medelhastigheten vid ”skotning” av containrar till och från släpet.Medelhastigheten vid transport var i stort sett densamma för de båda fordonstyperna. För last¬växlarfordonet med två containrar tog den totala arbetstiden (inklusive tom- och lasskörning) mellan 1,70 och 2,99 G0-tim per lass, vilket motsvarar en prestation på mellan 32 och 52 m3s/G0-tim. Arbetstiden för lastning och lossning varierade mellan 0,87 och 1,09 G0-tim/lass, eller 0,009-0,011 G0-tim/m3s (medeltal 0,98 G0-tim/lass, eller 0,011 G0-tim/m3s), vilket motsvarar en prestation på mellan 87 och 107 m3s/G0-tim.För fordonet med tre containrar tog den totala arbetstiden (inklusive tom- och lasskörning) mellan 2,40 och 3,53 G0-tim per lass, vilket motsvarar en prestation på mellan 30 och 45 m3s/ G0-tim. Arbetstiden för lastning och lossning varierade mellan 1,07 och 1,62 G0-tim/ lass, eller 0,011-0,016 G0-tim/m3s (medeltal 1,33 G0-tim/lass, eller 0,013 G0-tim/m3s), vilket mot¬svarar en prestation på mellan 64 och 89 m3s/G0-tim.Den totala arbetstiden för det nya fordonet (inklusive tom- och lasskörning) varierade mellan 2,11 och 5,08 G0-tim per lass, vilket motsvarar en prestation på mellan 18 och 45 m3s/G0-tim. Arbetstiden för lastning och lossning varierade mellan 0,96 och 1,46 G0-tim per lass, eller 0,01-0,02 G0-tim/m3s (medeltal 1,22 G0-tim/lass, eller 0,013 G0-tim/m3s), vilket mot¬svarar en prestation på mellan 65 och 94 m3s/G0-tim.

Nytt fordon för transport av bränsleflis : Slutrapport (STEM-projekt 22127-1)

Högskolan Dalarna har i samarbete med Naturbränsle i Mellansverige AB genomfört studier på ett nytt fordon för transport av skogsflis. Fordonet är försett med egen lastningsutrustning (kran och skopa), vilket innebär att flisskördaren kan tippa flisen direkt på marken eller på en i förväg utlagd duk (minskar risken för föroreningar i samband med lastning). Studier har också genomförts på transport av flis med lastväxlarfordon och container (traditionell metod) för att jämförelser skall kunna göras mellan de olika fordonstyperna. Studierna har finansie¬rats via anslag från Statens Energimyndighet och via ”naturabidrag” från deltagande företag.Studierna visar att det nya transportfordonet är ett bättre alternativ än de traditionella last¬växlarfordonen på större objekt med långa transportavstånd. Dessutom pekar studien på att det är sannolikt är bättre även på små objekt under förutsättning att flisningskostnaden kan hållas på en rimlig nivå. Studierna visar också att det bör finnas en viss utvecklingspotential på det nya fordonet (teknik- och metodutveckling), varför det bedöms kunna konkurrera med lastväxlarfordonen även på andra typer av objekt.Jämfört med de traditionella lastväxlarfordonen har det nya fordonet bl.a. följande fördelar:•Transportarbetet blir lättare att planera i och med att beroendeförhållandet mellan in¬blandade maskiner och fordon för flisproduktion och transport upphör.••Risken för störningar i transportflödet minskar.•Miljövinsterna blir större jämfört med lastväxlarfordon som måste ställa ut tomma con¬tainrar innan flisningen kan påbörjas.•Det finns inget behov av lastmaskiner på terminalerna.•Flis kan mellanlagras i skogen.Till nackdelarna med det nya fordonet hör bl.a. följande:•Framkomligheten är något sämre än för lastväxlarfordon på mycket smala och kurviga skogsbilvägar.•Det finns en viss risk för att föroreningar följer med vid lastning av fordonet. Studies were carried out on a new vehicle for transport of fuel chips from the forest. The vehicle was equipped with a crane and a bucket meaning that the chipper may tip the fuel chips right on the ground or on a mat (vira from wood processing industry) to prevent from dirt such as sand and stones when loading. Studies were also carried out on traditional main hauling with transport bins. Transport speed was the same for all vehicles except for the new self-loader on forest roads with lower quality.The studies show that the new system probably is a better alternative on large sites with long transport distances and on sites with only little parking place for transport bins. It is also likely that the new vehicle may be used on very small sites if they are close to each other and if moving cost for the chipper is low.The studies show that the new vehicle has the following advantages:•Transport and other work may be planned in a better way leading to that stress de¬creases.•Dependence between chipper operators and truck drivers decreases.•The risk for disturbances in transport flow decreases.•Environment benefits compared to traditional system with higher traffic intensity (less exhaust gases and lower stress on roads and bridges).•No need for loading machines on terminals.•Easier to store fuel chips on landing.

Utvärdering av nytt ekipage för vidaretransport av bränsleflis

SammanfattningHögskolan Dalarna har i samarbete med Naturbränsle i Mellansverige AB genomfört studier på ett nytt fordon för transport av skogsflis. Eftersom fordonet är utrustat med kran och skopa, innebär det att flisskördaren kan tippa flisen direkt på marken, eller på en i förväg utlagd duk för att förhindra att föroreningar (grus, sten etc.) följer med vid lastningen av fordonet. Pro-jektet har finansierats av Statens Energimyndighet (STEM) samt genom naturabidrag från del-tagande företag.Studier har även genomförts på lastväxlarfordon med container för att jämförelser skall kunna göras mellan de båda fordonstyperna. Studierna pekar på att det nya transportfordonet sanno-likt är ett bättre alternativ på stora objekt med långa transportavstånd och på objekt med otill-räcklig uppställningsplats för containrar. Mycket talar också för att det nya fordonet kan an-vändas på mycket små objekt under förutsättning att de ligger efter samma vägsträckning och under förutsättning att flisskördarens initialkostnad kan hållas på en rimlig nivå.Tidsstudier har också genomförts på flisskördarens arbete, eftersom det i vissa delar är direkt beroende på vilket vidaretransportfordon som används. I de fall vidaretransporten sker med lastväxlarfordon vägs flisen innan den tippas i containern (en åtgärd för att fordonet inte skall överskrida tillåten lastvikt). Om lastvikten inte är begränsande genomför flisskördaren vissa åtgärder för att lastvolymen i respektive container skall kunna maximeras (t.ex. utjämning och viss packning av flisen med hjälp av kranen). Dessa fordonsspecifika åtgärder tog i genom-snitt 0,09 min/m3s (fördelade på 17% vägning, 41% tippning och 42% utjämning/packning).I det fall vidaretransporten sker med det nya fordonet behöver flisskördaren inte väga flisen eftersom bilen är försedd med kranvåg. Däremot tillkommer andra arbetsuppgifter för flis-skördaren, t.ex. preparering av avläggsutrymmet (snöpackning, sten- och buskröjning), och/ eller hantering och utläggning av dukar. Dessa arbetsmoment tog i genomsnitt 0,10 min/m3s när dukar användes (fördelade på 8% sten-/buskrensning, 50% hantering av dukar och 41% tippning) och 0,05 min/m3s när flisen tippades direkt på marken (fördelade på 17% sten-/buskrensning och 83% tippning av flis i container). De fordonsspecifika arbetsuppgifterna som genomförs av flisskördaren tar m.a.o. ungefär lika lång tid när vidaretransporten genom-förs med lastväxlarfordon som med det nya fordonet när dukar används. Om flisen tippas på packad snö (inga dukar används) halveras den fordonsspecifika arbetstiden. I förhållande till flisskördarens totala arbetstid för flisning och transport utgör dock de fordonsspecifika arbets-uppgifterna en mindre andel, eller ca 15% av totala arbetstiden vid ett terrängtransportavstånd på ca 100 m när vidaretransporten sker med lastväxlarfordon eller det nya fordonet och dukar används, samt 8% när transporten sker med det nya fordonet och inga dukar används.Arbetstiden för vidaretransporten är i huvudsak beroende av transportsträckan och medel-transporthastigheten. När lastväxlarfordon används är arbetstiden dessutom beroende av lastvolymen (antalet containrar och deras volym) samt om tippmöjligheter endast finns på dragfordonet (containrar på släp måste omlastas till dragfordon innan flisen kan tippas) eller om tippmöjligheter finns på såväl dragbil som släp. Om släpet inte kan medföras till uppställ-ningsplatsen för containrarna (p.g.a. alltför smal och kurvig väg eller utrymmesbrist för vänd-ning av fordonsekipaget) påverkas även arbetstiden av avståndet mellan containrar och släp samt av medelhastigheten vid ”skotning” av containrar till släpet.Medelhastigheten vid transport på landsväg var densamma för de båda fordonstyperna (drygt 66 km/tim). Medelhastigheten var även densamma på skogsbilväg med god standard (ca 40 km/tim) och normal standard (ca 25 km/tim). Däremot pekar studien på att medelhastigheten på sämre skogsbilvägar är något lägre för det nya fordonet (knappt 20 km/tim) jämfört med lastväxlarfordonen (ca 20 km/tim). Medelhastigheten vid ”skotning” av containrar varierade mellan ca 5 km/tim och ca 25 km/tim beroende på transportavstånd och vägstandard.Arbetstiden för avställning av containrar på avverkningsobjektet (exkl. transport) låg i genom-snitt på ca 4 minuter för lastväxlarfordon med 2 containrar (en container på bilen och en på släpet). För lastväxlarfordon med tre containrar (en container på bilen och två på släpet) tog avställningen i genomsnitt drygt 13 minuter. Vid hämtning av flis på avverkningsobjektet tog lastningen för fordon med två containrar drygt 12 minuter och för fordon med tre containrar knappt 23 minuter. Lossning av flis vid värmeverk (inkl. vägning av fordon etc.) tog i genom-snitt ca 18 minuter för fordon med två containrar (tipp på bil och släp) och ca 35 minuter för fordon med tre containrar (endast tipp på bil).Lastning av flis på det nya transportfordonet tog i genomsnitt knappt 44 minuter när dukar användes och drygt 35 minuter när inga dukar användes. Tiden för lossning av flis på värme-verk/terminal varierade mellan ca 13 och 23 minuter med ett medelvärde på ca 17 minuter.Med underlag av genomförda tidsstudier har arbetstiden för transport (inkl. flisskördarens for-donsspecifika arbetsuppgifter) beräknats för tio avverkningsobjekt belägna i trakten av Mock-fjärd (total volym ca 4 000 m3s). Transportavståndet till mottagande värmeverk var mellan ca 30 och 60 km (enkel väg). Vid transport med lastväxlarfordon (2 + 3 containrar) har arbets-tiden beräknats till ca 122 G0-tim. Vid transport med det nya fordonet beräknas arbetstiden till ca 137 G0-tim när dukar används och ca 124 G0-tim när inga dukar används. Den totala transportsträckan har beräknats till ca 4 640 km när lastväxlarfordon används och ca 4 100 km när det nya fordonet används. I jämförelse med lastväxlarfordon visar studierna att det nya fordonet bl.a. har följande fördelar: •Transporterna kan ske mer planerat och i en lugnare takt (stressmomentet försvinner).•Beroendeförhållandet mellan fordonsförare och flisskördarens förare försvinner (vid transport med lastväxlarfordon krävs ständiga kontakter mellan förarna).•Risken för störningar i transportflödet minskar (fordonet kan lätt dirigeras om till andra objekt i händelse av maskinhaveri på flisskördaren, tjälrestriktioner etc.).•Miljövinsterna blir större jämfört med lastväxlarfordon som måste ställa ut tomma containrar innan flisningen kan påbörjas (mindre avgasutsläpp, väg- och broslitage).•Eftersom fordonet är utrustat med egen lastningsutrustning finns inget behov av last-maskiner på terminaler.•Möjligheter finns att lagra flisen kortare eller längre tid på avläggsplatsen (vid ett sy-stem baserat på lastväxlarfordon måste all lagring i skog ske i form av osönderdelat bränsle, alternativt sönderdelas bränslet och transporteras till terminal för lagring).Till nackdelarna med det nya transportfordonet hör bl.a. risken för att föroreningar följer med vid lastningen samt att framkomligheten på smala och krokiga skogsvägar är sämre jämfört med lastväxlarfordonet som kan ställa av släpet och ”skota” fram containrarna.

Arbetsmiljö vid service- och reparation av skogsbränslemaskiner

Syftet med denna studie är att ta fram underlag till en arbetsmiljöchecklista för service och reparationsarbete av skogsbränslemaskiner. Däri ingår maskiner för skördning, transport och sönderdelning av sortimenten GROT (grenar och toppar), stubbar respektive klenskog. En avgränsning har gjorts till service och reparationsarbete som görs ute i fält. Tjugotre riktade fallstudier har genomförts i Mellansverige med fokus på service- och reparationsarbete som skett ute i fält. Arbetsmiljöfaktorer har observerats och dokumenterats med foto, samtal har förts med förare och servicemän, och mätningar av buller och damm har genomförts. Vid samtal med förare har efterfrågats hur ofta service och reparationsarbete genomförs, vem som gör det, vilka moment som ingår samt var det vanligtvis utförs. Servicearbete ingår i förarens arbetsuppgifter och förekommer med olika intervall. Vissa arbetsmoment utförs dagligen, såsom byte av huggstål, smörjning av krannipplar och renblåsning av container. Andra sker med längre intervall, såsom byte av oljor och filter. I studien har tillvägagångssätt och arbetsmiljörisker vid omfattande, respektive mindre, service- ochreparationsarbete identifierats. Service- och reparationsarbete är ofta tungt och smutsigt.Arbetsmiljörisker samt goda exempel på lösningar för olika typer av maskiner har sammanställts.Baserat på studiens empiriska resultat, genomförda litteraturstudier och analyser harcheckpunkter som bör ingå i en arbetsmiljöchecklista identifierats. Identifierade checkpunkternahar grupperats utifrån målgrupp och typ av arbetsmoment med syftet att vara praktisktanvändbara. Målgrupperna är maskintillverkare/ägare som modifierar maskiner, respektiveservicemän och förare. Framtagna checkpunkter utgör en grund till en checklista för arbete medservice- och reparationsarbete av skogsbränslemaskiner.

Dimensionamento de pilares esbeltos de concreto armado

O objetivo deste trabalho é o dimensionamento de pilares esbeltos de concreto armado, sob cargas de curta e longa duração, baseado numa análise realística das deformações do mesmo. Apresenta-se três algoritmos numéricos para a obtencão das relações momento fletor-esforço normal-curvatura de uma seção arbitrária de concreto armado, sob flexo-compressão normal. Inclue-se as deformações específicas de fluência e retração do concreto na análise, através de uma alteração nas referidas relações. Apresenta-se alguns critérios de normas, relativos ao dimensionamento de pilares esbeltos de concreto armado e uma comparação dos mesmos, entre si e com o algoritmo numérico desenvolvido. Considerações da NB-1/78 relativas ao projeto de pilares são analisadas, verificando o nivel da precisão obtida. Um procedimento simplificado para a inclusão da fluência do concreto no dimensionamento, proposto pelo CEB, é testado e uma solução para pilares de concreto armado com engastamento elástico simétrico é apresentada, para verificar o nível: do erro cometido ao se estender o conceito de comprimento de flambagem a pilares de concreto armado. Uma série de exemplos experimentais são apresentados, onde a solução numérica para o dimensionamento tem sua precisão verificada. Diversas tabelas foram desenvolvidas para o dimensionamento de pilares esbeltos com secão transversal retangular e armadura simétrica. Todo o estudo é restrito ao caso de flexo-compressão normal.

Análise por feixes de íons de filmes finos dielétricos depositados por sputtering reativo e crescidos termicamente

Esta tese trata de filmes finos de materiais dielétricos depositados por sputtering reativo e crescidos termicamente que são analisados por métodos de feixes de íons. Como introdução aos nossos trabalhos, são abordados os princípios da deposição por sputtering com corrente contínua, com rádio-freqüências e em atmosferas reativas. Além disso, são apresentados os princípios de crescimento térmico em fornos clássicos e em fornos de tratamento térmico rápido. Também são descritos em detalhe os métodos análiticos de espectropia de retroespalhamento Rutheford e reações nucleares ressonantes e não-ressonantes para medir as quantidades totais e os perfis de concentração em função da profundidade dos vários isótopos utilizados, bem como o método de difração de raios-X. No que concerne à deposição por sputtering reativo de filmes finos de nitreto de silicio, nitreto de alumínio e nitreto duplo de titânio e alumínio, são estudados os processos de deposição, são caracterizados os filmes desses materiais e são estabelecidas correlações entre características dos filmes e os parâmetros de deposição. Quanto ao crescimento térmico em atmosferas reativas de filmes muito finos de óxido, nitreto e oxinitreto de sílicio, são apresentados modelos para o crescimento dos filmes de óxido de sílicio, é estudada a influência da limpeza do substrato de sílicio nos mecanismos de crescimento dos filmes de óxido de sílicio e são elucidados aspectos dos mecanismos de nitretação térmica do sílicio e de filmes de óxido de sílicio.

Características dinâmicas do escoamento turbulento em bancos de tubos inclinados

Bancos de tubos ou de barras são encontrados nas indústrias nucleares e de processos, constituindo-se nos dispositivos mais comumente utilizados no desenvolvimento de trocadores de calor. O procedimento usual na análise de bancos de tubos considera o escoamento incidindo uniformemente no banco ao longo de toda a extensão dos tubos. Em aplicações reais de trocadores de calor este fato não é observado, pois o escoamento não é uniforme devido a presença de defletores e condições de entrada e saída. A proposta deste trabalho é apresentar um estudo experimental das flutuações de pressão e velocidade e sua interdependência do escoamento turbulento incidindo em arranjos de cilindros inclinados, com diferentes ângulos de incidência (30º, 45º, 60º e 90º) simulando bancos de tubos inclinados com arranjo quadrangular e razão de espaçamento P/D=1,26. A seção de testes é um canal retangular com 146 mm de altura e largura de 193 mm. O fluido de trabalho é o ar, impulsionado por um ventilador centrífugo, passando por uma câmara de tranquilização e um conjunto de grades e telas, que tem a finalidade de uniformizar o escoamento e reduzir a intensidade de turbulência para a ordem de 2%, antes de alcançar a seção onde são realizadas as medições. Medições da distribuição de pressão na parede e flutuações de velocidade e pressão em torno de um dos tubos no interior dos bancos foram realizadas para diferentes ângulos de incidência, utilizando a técnica de anemometria de fio quente e um transdutor de pressão. Os resultados experimentais são apresentados na forma adimensional A distribuição média de pressão em uma das paredes laterais do canal, com a presença do banco de tubos, mostrou que as linhas isobáricas não são paralelas ao eixo dos tubos, indicando que o gradiente de pressão não é perpendicular aos tubos, nem paralelo a direção principal do escoamento. As médias quadráticas das flutuações de pressão indicam uma distribuição mais uniforme das cargas dinâmicas em torno dos tubos do bancos com inclinações de 30º e 90º. A análise dos resultados dos espectros das flutuações de pressão mostra que conforme o ângulo de incidência do escoamento aumenta, picos aparecem para freqüência adimensionais cada vez menores. O comportamento dos espectros de flutuação de velocidade mostram um decaimento suave das curvas quando o ângulo de incidência do escoamento aumenta. A correlação cruzada entre as flutuações de velocidade e pressão indicam que, quando o ângulo de incidência do escoamento diminui, importantes efeitos tridimensionais aparecem. Esses efeitos, caracterizados pelas oscilações na correlação cruzada para o ângulo de incidência de 45º, parecem desaparecer se o ângulo de incidência continua-se a ser reduzido.

Desenvolvimento e caracterização de revestimentos protetores contra carburização em tubos de pirólise de hidrocarbonetos na produção de olefinas

Este trabalho consistiu no desenvolvimento de revestimentos protetores contra carburização em ligas HP-40Nb, utilizadas na em fornos de pirólise para produção de olefinas, e do desenvolvimento de aparatos e técnicas para o teste, avaliação e caracterização destes revestimentos em ambientes fortemente carburizantes. Foram testados vários tipos de revestimentos, podendo estes ser resumidos em três grupos: i) camada de difusão de elementos específicos para o interior do metal (Al, Cu e Sn); ii) recobrimento com liga metálica (Ni-50Cr e Ni-5Al) e iii) recobrimento cerâmico (Al2O3, Cr2O3 e Al2O3 - TiO2). Além de revestimentos e camadas de difusão, um quarto tipo de material foi testado em sua resistência à carburização: ligas do tipo Fe-Cr- Al. A fim de testar os revestimentos e materiais desenvolvidos foram testados vários meios carburizantes. O que se mostrou mais adequado foi a mistura gasosa de hidrogênio e n-hexano, a uma temperatura de 1050°C. Foi construído um aparato exclusivamente para estes ensaios de carburização, o qual também foi utilizado para realizar os tratamentos de difusão necessários para produzir alguns dos revestimentos. A avaliação da resistência a carburização dos revestimentos e materiais foi feita por medição da profundidade de avanço da zona de precipitação de carbetos causada pela carburização, feito com auxílio de microscópio ótico. Os resultados dos ensaios mostraram que as camadas de difusão de alumínio, o revestimento da liga Ni-50Cr, o revestimento cerâmico de Al2O3 e as ligas Fe-Cr-Al tiveram bom ou ótimo desempenho como barreiras contra a carburização. Os outros revestimentos ou permitiram a penetração de carbono no metal base ou causaram uma deposição exagerada de coque na superfície dos corpos de prova.

Análise do modelo t-J e sua aplicação aos compostos de óxidos de cobre

Neste trabalho estudamos modelos teóricos que descrevem sistemas eletrônicos fortemente correlacionados, em especial o modelo t-J, e suas aplicações a compostos de óxidos de cobre, notadamente os compostos que apresentam supercondutividade de alta temperatura crítica e o composto Sr2CuO2Cl2. No primeiro capítulo do trabalho, fazemos uma exposição de três modelos que envolvem o tratamento das interações elétron-elétron, que são os modelos de Hubbard de uma banda, o modelo de Heisenberg e o modelo t-J. Na dedução deste último fazemos uma expansão canônica do hamiltoniano de Hubbard, no limite de acoplamento forte, levando-nos a obter um novo hamiltoniano que pode ser utilizado para descrever um sistema antiferromagnético bidimensional na presen- ça de lacunas, que é exatamente o que caracteriza os compostos supercondutores de alta temperatura crítica na sua fase de baixa dopagem.Após termos obtido o hamiltoniano que descreve o modelo t-J, aplicamos à este uma descrição de polarons de spin, numa representação de holons, que são férmions sem spin, e spinons, que são bósons que carregam somente os graus de liberdade de spin. Utilizando uma função de Green para descrever a propagação do polaron pela rede, obtemos uma equação para a sua autoenergia somando uma série de diagramas de Feynman, sendo que para este cálculo utilizamos a aproxima ção de Born autoconsistente[1]. Do ponto de vista numérico demonstramos que a equação integral de Dyson resultante do tratamento anterior não requer um procedimento iterativo para sua solução, e com isto conseguimos trabalhar com sistemas com grande número de partículas. Os resultados mostram, como um aspecto novo, que o tempo de vida média do holon tem um valor bastante grande no ponto (π,0 ) da rede recíproca, perto da singularidade de Van Hove mencionada na literatura[2]. Este aspecto, e suas implicações, é amplamente discutido neste capítulo. No capítulo 3 estudamos o modelo estendido t-t'-J, com tunelamento à segundos vizinhos e a incorporação dos termos de três sítios[3]. Fazemos a mesma formulação do capítulo anterior, e discutimos as aplicações dos nossos resultados ao óxido mencionado anteriormente. Finalmente, no último capítulo apresentamos uma aplicação original do modelo t-J à uma rede retangular, levemente distorcida, e demonstramos que os resultados do capítulo 3 são reproduzidos sem necessidade de introduzir termos de tunelamento adicionais no hamiltoniano. Esta aplicação pode se tornar relevante para o estudo das fases de tiras encontradas recentemente nesses materiais de óxidos de cobre.

Estudo teórico-experimental do processo de microfiltração de partículas de sílica em suspensão aquosa

Cada vez mais muitos processos industriais convencionais de separação, tais como destilação, centrifugação e extração com solventes, entre outros, estão sendo substituídos pelos processos de separação por membranas em virtude desses apresentarem vantagens em relação aos processos convencionais, além de serem considerados uma tecnologia limpa. Entre estas vantagens pode-se citar a economia de energia, pois não envolvem mudança de fase; a possibilidade de processamento de substâncias termolábeis, pois podem operar à temperatura ambiente; a maior seletividade; a facilidade de scale – up, pois são modulares e não extensivos em mão de obra, entre outros. Uma característica limitante destes processos é a existência de uma camada de elevada concentração de partículas ou moléculas que se forma próxima à superfície da membrana e que ocasiona uma redução no fluxo permeado, podendo modificar as características de retenção da membrana. Este fenômeno é conhecido como polarização por concentração. O entendimento dos mecanismos de polarização é considerado de grande importância neste campo e o estudo e validação de modelos matemáticos preditivos torna-se necessário para se obter sucesso na aplicação dos processos com membranas no meio industrial O objetivo geral deste trabalho consiste na análise teórico-experimental do processo de microfiltração tangencial com suspensão aquosa de partículas de sílica. O objetivo específico é a utilização de dados experimentais para a estimação de um parâmetro do modelo matemático que descreve o perfil de concentração na superfície da membrana ( membrana). A configuração tangencial implica que a alimentação, contendo as partículas a serem removidas ou concentradas, flui paralelamente à superfície da membrana reduzindo, assim, o fenômeno de polarização por concentração. Os experimentos foram efetuados em uma unidade de bancada de microfiltração tangencial, também conhecido como fluxo cruzado, em um módulo para membrana plana com canal de escoamento retangular sob condições de escoamento laminar. Os seguintes parâmetros foram variados durante os experimentos: pressão transmembrana, velocidade tangencial e concentração de partículas de sílica Os dados experimentais foram utilizados em uma modelagem matemática, baseada nas equações fundamentais da mecânica dos fluidos e da transferência de massa, que considera as propriedades físicas da suspensão, viscosidade dinâmica e difusividade mássica, variáveis com a concentração de sílica para se estimar a concentração máxima de sílica junto à superfície da membrana. Esta modelagem engloba os parâmetros operacionais, bem como as características da membrana nesta única variável. Com a finalidade de se verificar como a concentração máxima sobre a membrana é afetada pelas condições operacionais e, conseqüentemente, como esta afeta o fluxo permeado, a concentração máxima sobre a superfície da membrana é apresentada em função das condições operacionais variadas durante os experimentos de microfiltração. Finalmente, após a estimação desta variável, pôde-se concluir que ela é influenciada pelas condições operacionais típicas do processo de microfiltração tangencial, tais como velocidade tangencial de escoamento, pressão através da membrana e concentração da alimentação.

Escória de aciaria elétrica em camadas granulares de pavimentos : estudo laboratorial

Esta dissertação apresenta os resultados de um estudo sobre o emprego da escória de aciaria elétrica como agregado para pavimentação. Este tipo de resíduo é gerado durante o processo de produção do aço em siderúrgicas que utilizam fornos elétricos a arco. As características mecânicas do agregado foram determinadas através de ensaios de granulometria, durabilidade ao sulfato de sódio, abrasão no equipamento de Los Angeles, compactação, índice de suporte Califórnia e módulo de resiliência. Constatou-se a necessidade de corrigir a granulometria da escória, procedimento que melhorou significativamente a capacidade de suporte e a trabalhabilidade do material. Através da avaliação do potencial expansivo do material concluiu-se que o tempo de estocagem mínimo para liberação do agregado é 4 meses. Após a correção granulométrica, a escória apresentou módulos de resiliência superiores aos de materiais granulares tradicionais, resultando em pavimentos mais esbeltos e econômicos. As características ambientais foram avaliadas através de ensaios de lixiviação e solubilização e o resíduo classificado como classe lI, ou seja, nãoinerte. Adicionalmente analisou-se a possibilidade de melhorar as características de resistência e trabalhabilidade do agregado através da adição de outros resíduos industriais (cinza pesada e cal de carbureto). Determinou-se a mistura ótima e avaliaram-se as característicasambientais e de deformabilidadeelástica. Os resultados do estudo permitem concluir que a escória de aciaria elétrica pode ser empregada como material de pavimentação, seja por meio de estabilização granulométrica ou pela modificação com cinza pesada e cal de carbureto, não provocando riscos ao meio ambiente e à saúde pública e proporcionando boa qualidade técnica e notáveis benefícios ambientais e econômicos.

Caracterização para o beneficiamento gravimétrico de escória de aço inoxidável com a utilização de concentrador Mozley laboratorial

A formação de escória representa uma das maiores fontes de geração de resíduos na produção de aços inoxidáveis. Ao contrário da escória oriunda de alto-forno, as quais são amplamente estudadas e reutilizadas, a escória de aço inoxidável oriunda do processo FEA (forno elétrico a arco) é objeto de poucos estudos visando a recuperação dos materiais de valor presentes neste resíduo. Este resíduo é normalmente disposto, em grandes áreas, sem tratamento prévio. Esta prática pode representar um perigo à saúde humana devido aos materiais constituintes da escória, como metais tóxicos como, por exemplo, o cromo. Apesar disto, poucas tentativas de eliminar estes contaminantes têm sido feitas. Porém, é possível tratar este resíduo de forma a extrair os metais de valor agregado, como no caso do cromo. Sob um aspecto econômico, processos gravimétricos podem ser aplicáveis a estes tipos de resíduos. Sendo este o objetivo deste trabalho, é mostrado que, com a utilização de um separador mineral laboratorial Mozley, foi possível obter um concentrado contendo cromo, o qual pode ser tratado adequadamente para ser reutilizado, por exemplo, no processo de fabricação de aço.

Estudo experimental dos campos de pressão e velocidade em bancos de tubos com a utilização de defletores

A utilização de placas defletoras em banco de tubos é muito difundida em trocadores de calor, aumentando os níveis de turbulência do escoamento e o tempo de contato do fluido refrigerante e a superfície aquecida dos tubos. Os vórtices gerados pela turbulência tem a finalidade de imprimir a camada limite térmica dos tubos, onde o calor é trocado basicamente por condução, tornando a troca de calor mais eficiente. No entanto a maioria dos estudos em bancos de tubos considera um escoamento incidindo uniformemente sobre os tubos, sem qualquer tipo de análise dos efeitos causados pela utilização de placas defletoras, transformando-se assim em idealizações pouco reais. A proposta deste trabalho é analisar experimentalmente os efeitos causados no escoamento pelo uso de defletores, tomando-se como referência a região entre-tubos (linhas), onde para tanto foram estudadas duas geometrias distintas. A primeira geometria consiste uma placa defletora voltada para o escoamento e nela encontram-se montados dez tubos, dispostos horizontalmente em duas linhas, e a partir de uma certa distância a jusante ocorre um estreitamento súbito do canal prolongando-se até a saída. Com este tipo de geometria, pretende-se estudar os efeitos no desenvolvimento do escoamento para uma entrada assimétrica. A segunda geometria estudada é uma simplificação de bancos de tubos utilizados em trocadores de calor, porém, agora, com o uso de defletores. Nesta seção o escoamento é obrigado a contornar três placas defletoras, duas na parede superior do canal e uma na parede inferior, montadas de forma eqüidistantes O número de Reynolds, para ambas as seções, foi calculado com o diâmetro externo do tubo (32.1 mm) e a velocidade média do escoamento abaixo da primeira placa defletora, Ue. Para a primeira seção o número de Reynolds foi de 3.32 x 104 e para segunda 2.99 x 104. Os testes foram realizados em um canal retangular de 146 mm de altura e 193 mm de largura, com 900 mm de comprimento. Os bancos de tubos possuem uma relação de espaçamento, passo-diâmetro de 1,26, com dez tubos dispostos em duas linhas. As velocidades médias, suas direções e flutuações de velocidade foram investigadas ao longo das fendas, linhas, permitindo um conhecimento do desenvolvimento das componentes de velocidades, bem as intensidades de turbulência desde a região de entrada. Este estudo revelou que o desenvolvimento do escoamento , após a passagem por defletores se dá para distâncias superiores aquelas aqui estudadas.

Controle da porosidade em fases vítreas formadas pela ação de fundentes em cerâmicas gresificadas

O presente trabalho teve como objetivo investigar os fenômenos que controlam a porosidade em corpos cerâmicos com fases vítreas, formadas pela ação de fundentes, e associá-los com sua microestrutura final. Foram selecionados os fundentes albita, feldspato alcalino, wollastonita e espodumênio, representativos daqueles comercializados no setor cerâmico, a partir de critérios como teor e tipo de álcali, e teor em SiO2 e Al2O3 na composição química. Estes fundentes foram formulados com cada uma das seguintes matérias-primas e combinações destas: quartzo, caulim e talco. As composições foram formuladas com o objetivo de obter-se uma gama de diferentes microestruturas, variando porosidade, e a presença de fases vítreas ou cristalinas. Os corpos cerâmicos foram obtidos em fornos elétricos, tipo mufla, variando-se a temperatura entre 1140 e 1260°C, conforme a formulação investigada. Foram determinadas as propriedades dos corpos cerâmicos, como porosidade aparente, absorção de água e retração linear. Os resultados obtidos foram associados com sua microestrutura e formulação. Para tanto, fez-se uso de microscopia eletrônica de varredura e difratometria de raios-X. Em especial, a porosidade foi avaliada quanto sua distribuição, morfologia e tamanho, e sua influência na definição da microestrutura final, e relação com propriedades dos corpos cerâmicos investigados. Os resultados obtidos indicaram que o comportamento dos fundentes em massas cerâmicas define decisivamente a formação da porosidade em função da composição química do fundente e da combinação desta com a dos outros constituintes da massa cerâmica. O espodumênio forma fase vítrea reagindo basicamente com o quartzo em baixas temperaturas, retendo a porosidade principalmente junto às trincas de contração do mesmo. A albita propicia na expansão da porosidade e interconexão da mesma. O feldspato alcalino forma um líquido de maior viscosidade mantendo a menor porosidade e de maneira mais isolada. A wollastonita reage de modo diferenciado dos demais no que diz respeito à sílica presente, reagindo melhor na presença do alumínio e do magnésio.

Valorização dos gases da carbonização da madeira via rota de combustão

A produção de carvão vegetal a partir de florestas plantadas mudou de forma determinante a logística desta atividade dotando-a de escala e fixando a estrutura de produção composta por fornos e periféricos. A lógica de se ter os fornos construídos ao lado das frentes de exploração florestal, e se deslocando junto com ela à medida em que a colheita é realizada foi abandonada. A partir de então, tem-se buscado uma forma de aproveitar a disponibilidade energética contida nos gases da carbonização, que segue sem uso, tendo quando muito um aproveitamento incipiente e marginal. Esta dissertação apresenta uma proposta de lay out para a Unidade de Produção de Carvão (UPC) de fornos retangulares tradicionais em alvenaria projetados e posicionados de forma a possibilitar seu acoplamento a um sistema de coleta e queima dos gases da carbonização. Após exaustiva pesquisa bibliográfica e visitas técnicas para conhecimento de diferentes tecnologias de carbonização, elaborou-se o projeto, com objetivo de eliminar as limitações identificadas nas tecnologias tradicionais em uso atualmente pelas empresas com produção em escala industrial, reduzindo as perdas e dificuldades operacionais para aproveitamento dos gases. É caracterizado pela saída dos gases somente por uma chaminé instalada no fundo do forno, possui entradas de ar do processo em minicâmaras, que atuam evitando excesso de ar, queima excessiva de madeira e consequente geração excessiva de CO2 e metano – dois gases causadores de efeito estufa. Preconiza-se a queima dos gases da carbonização para uso posterior em geração de energia elétrica e/ou secagem da madeira antes da carbonização. Os resultados dos indicadores técnicos (ciclos dos fornos e produtividade, etc.) e de produção obtidos até o momento na planta em operação vêm confirmando a operacionalidade do conjunto de fornos na nova disposição concebida. Não houve perda de produtividade dos fornos causada pela nova disposição, e as modificações no projeto do forno não impactaram negativamente em seu desempenho operacional. A capacidade produtiva da Unidade vem se confirmando até o momento. Tivemos frustradas nossas expectativas de já apresentar nesta dissertação os resultados operacionais dos fornos juntamente com os do sistema de queima dos gases dado que houve considerável atraso na construção do mesmo impedindo-nos de tê-los antes da data limite de entrega da dissertação. Apresentamos os conceitos que nos levaram à tomada de decisão para o novo lay out e propomos a continuidade dos estudos comprobatórios da viabilidade econômica operacional do sistema, tão logo ele entre em operação.