Modelagem do absorvedor e do gerador de ciclos de refrigeração por absorção de calor com o par amônia/água baseados na tecnologia de filme descendente sobre placas inclinadas.

Esse trabalho constitui o desenvolvimento da modelagem térmica e simulação por métodos numéricos de dois componentes fundamentais do ciclo de refrigeração por absorção de calor com o par amônia/água: o absorvedor e o gerador. A função do absorvedor é produzir mistura líquida com alta fração mássica de amônia a partir de mistura líquida com baixa fração mássica de amônia e mistura vapor mediante retirada de calor. A função do gerador é produzir mistura líquido/vapor a partir de mistura líquida mediante o fornecimento de calor. É proposto o uso da tecnologia de filmes descendentes sobre placas inclinadas e o método de diferenças finitas para dividir o comprimento da placa em volumes de controle discretos e realizar os balanços de massa, espécie de amônia e energia juntamente com as equações de transferência de calor e massa para o filme descendente. O objetivo desse trabalho é obter um modelo matemático simplificado para ser utilizado em controle e otimização. Esse modelo foi utilizado para calcular as trocas de calor e massa no absorvedor e gerador para diversas condições a partir de dados operacionais, tais como: dimensões desses componentes, ângulo de inclinação da placa, temperatura de superfície e condições de entrada da fase líquida e vapor. Esses resultados foram utilizados para estabelecer relações de causa e efeito entre as variáveis e parâmetros do problema. Os resultados mostraram que o ângulo de inclinação da placa ótimo tanto para o absorvedor como para o gerador é a posição vertical, ou 90°. A posição vertical proporciona o menor comprimento de equilíbrio (0,85 m para o absorvedor e 1,27 m para o gerador com as condições testadas) e se mostrou estável, pois até 75° não foram verificadas variações no funcionamento do absorvedor e gerador. Dentre as condições testadas para uma placa de 0,5 m verificou-se que as maiores efetividades térmicas no absorvedor e gerador foram respectivamente 0,9 e 0,7 e as maiores efetividades mássicas no absorvedor e gerador foram respectivamente 0,6 e 0,5. É esperado que os dados obtidos sejam utilizados em trabalhos futuros para a construção de um protótipo laboratorial e na validação do modelo.

Concentração do óleo de girassol em compostos insaturados utilizando destilação molecular

Vegetable oils are characterized as important raw materials in the supplying of natural substances of interest pharmaceutical, food and cosmetic industry. Sunflower oil stands out for its important composition present in unsaturated fatty acids such as oleic acid (C18:1) and linoleic (C18:2), responsible for many health benefits. The main objective of this study is obtain enriched fractions in unsaturated compounds from refined sunflower oil. The oil used in this study was characterized by the determination of some properties, like iodine number, acid number and viscosity. A transesterification was done to transform the triglycerides into their corresponding methyl esters of fatty acids. These was submitted the molecular distillation process, for present as an efficient alternative to separation and purification of these substances, using high vacuum and low temperatures. Of the esters fractions that was obtained, were analyzed by gas chromatography. The experimental design technique was used to evaluate the influence of the temperature variation of evaporation and condensation system on the percentage obtained residue. The evaporator temperature proved to be the most influential variable on the studied response. The optimized conditions for the answer was studied at 100 °C for evaporator temperature and 10 °C for the condenser temperature. The graph of "split ratio" showed that for the lowest flow feed (1 mL/min) and higher evaporator temperature (110 °C) was obtained in the largest fraction of distillate. It also used the study of the influence of evaporator temperature on the concentration of unsaturated compounds. The best operating conditions for temperature was 90 °C reached 82.21 % of unsaturated compounds. Elimination curves of the unsaturated compounds present in the distillate stream were obtained. The simulation results of the molecular distillation process of sunflower oil showed the concentration profiles for three different feed flow rates. The speed, temperature and thickness profiles of the liquid film were obtained. The speed of the film increases as the fluid flows through the walls of the evaporator, reaching a maximum on length of 0.075 m. The film thickness decreases on the route, since many compounds are volatilized. The result of the temperature profile had to be consistent with the literature reproduced, being constant after reaching the maximum operating temperature in the length of 0.15 m. This study allowed characterizing and focusing, through experimental analysis, unsaturated compounds and observing the sunflower oil´s behavior through process simulation.

Concentração do óleo de girassol em compostos insaturados utilizando destilação molecular

Vegetable oils are characterized as important raw materials in the supplying of natural substances of interest pharmaceutical, food and cosmetic industry. Sunflower oil stands out for its important composition present in unsaturated fatty acids such as oleic acid (C18:1) and linoleic (C18:2), responsible for many health benefits. The main objective of this study is obtain enriched fractions in unsaturated compounds from refined sunflower oil. The oil used in this study was characterized by the determination of some properties, like iodine number, acid number and viscosity. A transesterification was done to transform the triglycerides into their corresponding methyl esters of fatty acids. These was submitted the molecular distillation process, for present as an efficient alternative to separation and purification of these substances, using high vacuum and low temperatures. Of the esters fractions that was obtained, were analyzed by gas chromatography. The experimental design technique was used to evaluate the influence of the temperature variation of evaporation and condensation system on the percentage obtained residue. The evaporator temperature proved to be the most influential variable on the studied response. The optimized conditions for the answer was studied at 100 °C for evaporator temperature and 10 °C for the condenser temperature. The graph of "split ratio" showed that for the lowest flow feed (1 mL/min) and higher evaporator temperature (110 °C) was obtained in the largest fraction of distillate. It also used the study of the influence of evaporator temperature on the concentration of unsaturated compounds. The best operating conditions for temperature was 90 °C reached 82.21 % of unsaturated compounds. Elimination curves of the unsaturated compounds present in the distillate stream were obtained. The simulation results of the molecular distillation process of sunflower oil showed the concentration profiles for three different feed flow rates. The speed, temperature and thickness profiles of the liquid film were obtained. The speed of the film increases as the fluid flows through the walls of the evaporator, reaching a maximum on length of 0.075 m. The film thickness decreases on the route, since many compounds are volatilized. The result of the temperature profile had to be consistent with the literature reproduced, being constant after reaching the maximum operating temperature in the length of 0.15 m. This study allowed characterizing and focusing, through experimental analysis, unsaturated compounds and observing the sunflower oil´s behavior through process simulation.

Ajustes de coeficientes integrantes de processos físicos e bioquímicos na autedepuração em curso de água de médio porte

The mathematical modeling in the simulation of self-purification capacity in lotic environment is an important tool in the planning and management of hydric resources in hydrographic basin scale. It satisfactorily deals with the self-purification process when the coefficients of physical and biochemical processes are calibrated from monitorated water quality data, which was the main focus of this study. The present study was conducted to simulate the behavior of the parameters OD, BOD5, total phosphorus, E. coli, ammonia, nitrite, nitrate and the total metals cadmium, chromium, copper, lead and zinc in the Uberabinha’s lower course (with an approximate annual growth flow between 4-35 m3/s), in a stretch of 19 km downstream of the treated effluent release by the WWTP of the city. The modelings, on the present study, show the importance of constant water quality parameters monitoration over the water course, based on the comparison of the simulations from calibrated coefficients and coefficients obtained in the literature for the period of June until November 2015. After coefficients calibration, there were good adjustments between simulated and measured data for the parameters OD, BOD, Ptotal, ammonia and nitrate and unsatisfactory adjust for the parameters nitrite and E. coli. About the total metals, the adjustments were not satisfactory on the reservoir’s vicinity of the Small Hydropower Plant Martins, due the considerable increase of the bottom sediment in lentic region. The greatest scientific contribution of this study was to calibrate the decay coefficient K and the quantification of the release by the fund S of total metals in watercourse midsize WWTP pollutant load receptor, justified by the lack of studies in the literature about the subject. For the metals cadmium, chromium, copper, lead and zinc, the borderline for K and S calibrated were: 0.0 to 13.0 day-1 and 0.0 to 1.7 g/m3.day; 0.0 to 0.9 day-1 and 0.0 to 7.3 g/m3.day; 0.0 to 25.0 day-1 and 0.0 to 1.8 g/m3.day; 0.0 to 7.0 day-1 and 0.0 to 40.3 g/m3.day; 0.0 to 30.0 day-1 and 0.0 to 70.1 g/m3.day.

Modelagem e simulação de um sistema de bombeio mecânico em poços direcionais utilizando parâmetros concentrados

This work aims presenting the development of a model and computer simulation of a sucker rod pumping system. This system take into account the well geometry, the flow through the tubing, the dynamic behavior of the rod string and the use of a induction motor model. The rod string were modeled using concentrated parameters, allowing the use of ordinary differential equations systems to simulate it s behavior

Estudo do comportamento de modelo de circuito de memória imediata

A modelagem matemática e computacional é uma ferramenta que tem sido bastante utilizada no campo da Biologia e das Ciências Biomédicas. Nos dias de hoje, uma quantidade significativa de dados experimentais nessa área pode ser encontrada na literatura, tornando possível o desenvolvimento de modelos que combinem a experimentação e hipóteses teóricas. O objetivo do presente projeto é implementar um modelo matemático de transmissão sináptica conectando neurônios em um circuito de descargas repetitivas ou reverberativo, a fim de investigar o seu comportamento diante de variações paramétricas. Através de simulações computacionais, utilizando um programa desenvolvido em linguagem C++, pretende-se utilizá-lo para simular um circuito de memória imediata. Afora o considerável avanço da Neurofisiologia e Neurociência computacional no sentido do entendimento das características fisiológicas e comportamentais das habilidades do Sistema Nervoso Central, muitos mecanismos neuronais ainda permanecem completamente obscuros. Ainda não se conhece definitivamente o mecanismo pelo qual o cérebro adquire, armazena e evoca as informações. Porém, o postulado de Hebb referente às redes reverberantes, onde a idéia de que redes de reverberação facilitariam a associação de dados coincidentes entre informações sensoriais, temporalmente divergentes, tem sido aceito para explicar a formação de memória imediata (Johnson et al., 2009). Assim, com base no postulado de Hebb, os resultados observados no modelo neuromatemático-computacional adotado possuem características de um circuito de memória imediata.

Problemas direto e inverso de processos de separação em leito móvel simulado mediante mecanismos cinéticos de adsorção

Diversas aplicações industriais relevantes envolvem os processos de adsorção, citando como exemplos a purificação de produtos, separação de substâncias, controle de poluição e umidade entre outros. O interesse crescente pelos processos de purificação de biomoléculas deve-se principalmente ao desenvolvimento da biotecnologia e à demanda das indústrias farmacêutica e química por produtos com alto grau de pureza. O leito móvel simulado (LMS) é um processo cromatográfico contínuo que tem sido aplicado para simular o movimento do leito de adsorvente, de forma contracorrente ao movimento do líquido, através da troca periódica das posições das correntes de entrada e saída, sendo operado de forma contínua, sem prejuízo da pureza das correntes de saída. Esta consiste no extrato, rico no componente mais fortemente adsorvido, e no rafinado, rico no componente mais fracamente adsorvido, sendo o processo particularmente adequado a separações binárias. O objetivo desta tese é estudar e avaliar diferentes abordagens utilizando métodos estocásticos de otimização para o problema inverso dos fenômenos envolvidos no processo de separação em LMS. Foram utilizados modelos discretos com diferentes abordagens de transferência de massa, com a vantagem da utilização de um grande número de pratos teóricos em uma coluna de comprimento moderado, neste processo a separação cresce à medida que os solutos fluem através do leito, isto é, ao maior número de vezes que as moléculas interagem entre a fase móvel e a fase estacionária alcançando assim o equilíbrio. A modelagem e a simulação verificadas nestas abordagens permitiram a avaliação e a identificação das principais características de uma unidade de separação do LMS. A aplicação em estudo refere-se à simulação de processos de separação do Baclofen e da Cetamina. Estes compostos foram escolhidos por estarem bem caracterizados na literatura, estando disponíveis em estudos de cinética e de equilíbrio de adsorção nos resultados experimentais. De posse de resultados experimentais avaliou-se o comportamento do problema direto e inverso de uma unidade de separação LMS visando comparar os resultados obtidos com os experimentais, sempre se baseando em critérios de eficiência de separação entre as fases móvel e estacionária. Os métodos estudados foram o GA (Genetic Algorithm) e o PCA (Particle Collision Algorithm) e também foi feita uma hibridização entre o GA e o PCA. Como resultado desta tese analisouse e comparou-se os métodos de otimização em diferentes aspectos relacionados com o mecanismo cinético de transferência de massa por adsorção e dessorção entre as fases sólidas do adsorvente.

Arquiteturas multi-tarefas simultâneas : SEMPRE : arquitetura SMT com capacidade de execução e escalonamento de processos

O avanço tecnológico no projeto de microprocessadores, nos recentes anos, tem seguido duas tendências principais. A primeira tenta aumentar a freqüência do relógio dos mesmos usando componentes digitais e técnicas VLSI mais eficientes. A segunda tenta explorar paralelismo no nível de instrução através da reorganização dos seus componentes internos. Dentro desta segunda abordagem estão as arquiteturas multi-tarefas simultâneas, que são capazes de extrair o paralelismo existente entre e dentro de diferentes tarefas das aplicações, executando instruções de vários fluxos simultaneamente e maximizando assim a utilização do hardware. Apesar do alto custo da implementação em hardware, acredita-se no potencial destas arquiteturas para o futuro próximo, pois é previsto que em breve haverá a disponibilidade de bilhões de transistores para o desenvolvimento de circuitos integrados. Assim, a questão principal a ser encarada talvez seja: como prover instruções paralelas para uma arquitetura deste tipo? Sabe-se que a maioria das aplicações é seqüencial pois os problemas nem sempre possuem uma solução paralela e quando a solução existe os programadores nem sempre têm habilidade para ver a solução paralela. Pensando nestas questões a arquitetura SEMPRE foi projetada. Esta arquitetura executa múltiplos processos, ao invés de múltiplas tarefas, aproveitando assim o paralelismo existente entre diferentes aplicações. Este paralelismo é mais expressivo do que aquele que existe entre tarefas dentro de uma mesma aplicação devido a não existência de sincronismo ou comunicação entre elas. Portanto, a arquitetura SEMPRE aproveita a grande quantidade de processos existentes nas estações de trabalho compartilhadas e servidores de rede. Além disso, esta arquitetura provê suporte de hardware para o escalonamento de processos e instruções especiais para o sistema operacional gerenciar processos com mínimo esforço. Assim, os tempos perdidos com o escalonamento de processos e as trocas de contextos são insignificantes nesta arquitetura, provendo ainda maior desempenho durante a execução das aplicações. Outra característica inovadora desta arquitetura é a existência de um mecanismo de prébusca de processos que, trabalhando em cooperação com o escalonamento de processos, permite reduzir faltas na cache de instruções. Também, devido a essa rápida troca de contexto, a arquitetura permite a definição de uma fatia de tempo (fatia de tempo) menor do que aquela praticada pelo sistema operacional, provendo maior dinâmica na execução das aplicações. A arquitetura SEMPRE foi analisada e avaliada usando modelagem analítica e simulação dirigida por execução de programas do SPEC95. A modelagem mostrou que o escalonamento por hardware reduz os efeitos colaterais causados pela presença de processos na cache de instruções e a simulação comprovou que as diferentes características desta arquitetura podem, juntas, prover ganho de desempenho razoável sobre outras arquiteturas multi-tarefas simultâneas equivalentes, com um pequeno acréscimo de hardware, melhor aproveitando as fatias de tempo atribuídas aos processos.

Alca e Protocolo de Quioto : uma avaliação integrada utilizando o GTAP-E

O objeto de estudo deste trabalho é uma avaliação dos impactos econômicos e ambientais de um possível acordo comercial da Área de Livre Comércio da Américas (ALCA) concomitantemente com as reduções de emissões de CO2 tratadas pelo Protocolo de Quioto. Acordos globais de redução de CO2 podem distorcer os resultados que seriam obtidos pelos acordos comerciais, e os acordos comerciais tendem a gerar mais emissões de CO2. Os cenários são construídos para a simulação de eliminação dos gravames tarifários entre os membros da ALCA bem como de redução de emissão de CO2 para os signatários do Protocolo, admitindo ainda a possibilidade de execução de um dos mecanismos de flexibilidade do Protocolo de Quioto – o comércio de emissões. O instrumento utilizado para as simulações - GTAP-E - é uma versão modificada do GTAP (Global Trade Analysis Project) desenvolvido pela Universidade de Purdue. O GTAP-E (energia), foi projetado para analisar assuntos relacionados ao uso de energia e impactos de políticas de mudança climática. Ele difere do modelo GTAP padrão principalmente pela descrição mais detalhada das possibilidades de substituição de uso entre as diferentes fontes de energia. Esse modelo utiliza uma base de dados que, além dos dados usualmente utilizados pelo GTAP padrão, inclui elasticidades de substituição para o uso dos commodities energia e quantidades de emissões de CO2 gerados pela queima dos combustíveis fósseis (carvão, petróleo cru e gás natural), e também pelo uso de produtos derivados do petróleo e geração de eletricidade Os resultados obtidos corroboraram a hipótese que a política ambiental de redução de emissões, apesar de contribuir para a diminuição de CO2 na atmosfera, de forma geral, afeta negativamente o bem-estar econômico dos países que abatem emissões, principalmente através do encarecimento das commodities de energia e a conseqüente redução do seu uso. Esse efeito é mais pronunciado em países cuja matriz energética é mais intensiva em carvão e petróleo. Para o Brasil, os resultados mostraram que a melhor estratégia para participar do processo de redução de emissões seria a de o país estar inserido diretamente no mecanismo de comércio de emissões. Essa situação traria ganhos de bemestar econômico, avaliados pela variação equivalente da renda, superiores, em comparação às alternativas em que o mesmo não participa de tal mecanismo.

Desenvolvimento de um simulador de bombeio por cavidades progressivas

The method of artificial lift of progressing cavity pump is very efficient in the production of oils with high viscosity and oils that carry a great amount of sand. This characteristic converted this lift method into the second most useful one in oil fields production. As it grows the number of its applications it also increases the necessity to dominate its work in a way to define it the best operational set point. To contribute to the knowledge of the operational method of artificial lift of progressing cavity pump, this work intends to develop a computational simulator for oil wells equipped with an artificial lift system. The computational simulator of the system will be able to represent its dynamic behavior when submitted to the various operational conditions. The system was divided into five subsystems: induction motor, multiphase flows into production tubing, rod string, progressing cavity pump and annular tubing-casing. The modeling and simulation of each subsystem permitted to evaluate the dynamic characteristics that defined the criteria connections. With the connections of the subsystems it was possible to obtain the dynamic characteristics of the most important arrays belonging to the system, such as: pressure discharge, pressure intake, pumping rate, rod string rotation and torque applied to polish string. The shown results added to a friendly graphical interface converted the PCP simulator in a great potential tool with a didactic characteristic in serving the technical capability for the system operators and also permitting the production engineering to achieve a more detail analysis of the dynamic operational oil wells equipped with the progressing cavity pump

Simulação numérica de escoamentos gás-sólido em leito fluidizado borbulhante utilizando a teoria cinética dos escoamentos granulares

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeitos numéricos na simulação de escoamentos gás-sólido em leito fuidizado borbulhante utilizando a teoria cinética dos escoamentos granulares

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modelos computacionais como recurso para o entendimento do impacto do sedentarismo ao meio ambiente

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Ecologia populacional de Lucilia cuprina (Wiedemann, 1830) (Diptera, Calliphoridae): aspecto do desenvolvimento em diferentes densidades larvais e seus efeitos sobre os adultos resultantes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise de decisão sobre o aproveitamento do palhiço da cana-de-açúcar, posto na unidade industrial, para fins de cogeração

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA