Modelagem e simulação de um secador intermitente de fluxos contracorrentes para frutos do cafeeiro

Este trabalho foi realizado com o objetivo de desenvolver um modelo computacional para simular a secagem de frutos café em um secador intermitente de fluxos contracorrente, empregando a linguagem de simulação EXTEND™ e o Modelo de Thompson (THOMPSON; PEART; FOSTER, 1968). Para validação do modelo desenvolvido foram utilizados dados experimentais obtidos por Silva (1991), em que foram empregados três níveis de temperatura do ar de secagem de 60, 80 e 100 °C. O modelo desenvolvido foi validado, sendo constatados desvios absolutos de 1,8% b.u e 1,1 kg e erros relativos de 11% e 1,6% na previsão dos parâmetros teor de água final e consumo de lenha, respectivamente. O modelo validado foi empregado na condução de experimentos tipo comparação de cenários. O primeiro experimento refere a alterações do ciclo operacional em que foram alterados os tempos de movimentação e de parada do fluxo da massa de grãos. E o segundo refere à alteração da configuração do secador quanto às alturas das câmaras de secagem e descanso. O ciclo operacional com os tempos de movimentação de um minuto e de parada de dezesseis minutos, para a temperatura do ar de secagem de 100 °C, proporcionou o melhor desempenho, sendo constatado tempo secagem de 12,3 h, consumo de lenha de 109,5 kg, consumo específico de energia de 7660 kJ.kg-1 de água evaporada, e capacidade de secagem de 87,86 kg.h-1. Quanto à configuração do secador, o melhor desempenho ocorreu para altura da câmara de secagem de 2,3 m usando a temperatura do ar de secagem de 100 °C, em que foram simulados tempo de secagem de 12,0 h, consumo de lenha de 106,5 kg, consumo específico de energia, de 7433 kJ.kg-1 de água evaporada, e capacidade de secagem de 90 kg.h-1. Desse modo, na condução da secagem de frutos de café em um secador intermitente de fluxos contracorrentes é recomendado o ciclo operacional com tempos de movimentação de um minuto e o de parada de dezesseis minutos, e não empregar a câmara de descanso. Essa conclusão está fundamentada em índices de desempenho do secador. Ressalta-se que não foram simulados os impactos nos parâmetros de qualidade.

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.

Dimensionamento de um secador em leito fluidizado para secagem de cereais

O objectivo desta tese é dimensionar um secador em leito fluidizado para secagem de cereais, nomeadamente, secagem de sementes de trigo. Inicialmente determinaram-se as condições de hidrodinâmica (velocidade de fluidização, TDH, condições mínimas de “slugging”, expansão do leito, dimensionamento do distribuidor e queda de pressão). Com as condições de hidrodinâmica definidas, foi possível estimar as dimensões físicas do secador. Neste ponto, foram realizados estudos relativamente à cinética da secagem e à própria secagem. Foi também estudado o transporte pneumático das sementes. Deste modo, determinaram-se as velocidades necessárias ao transporte pneumático e respectivas quedas de pressão. Por fim, foi realizada uma análise custos para que se soubesse o custo deste sistema de secagem. O estudo da secagem foi feito para uma temperatura de operação de 50ºC, tendo a ressalva que no limite se poderia trabalhar com 60ºC. A velocidade de operação é de 2,43 m/s, a altura do leito fixo é de 0,4 m, a qual sofre uma expansão durante a fluidização, assumindo o valor de 0,79 m. O valor do TDH obtido foi de 1,97 m, que somado à expansão do leito permite obter uma altura total da coluna de 2,76 m. A altura do leito fixo permite retirar o valor do diâmetro que é de 0,52 m. Verifica-se que a altura do leito expandido é inferior à altura mínima de “slugging” (1,20 m), no entanto, a velocidade de operação é superior à velocidade mínima de “slugging” (1,13 m/s). Como só uma das condições mínimas é cumprida, existe a possibilidade da ocorrência de “slugging”. Finalmente, foi necessário dimensionar o distribuidor, que com o diâmetro de orifício de 3 mm, valor inferior ao da partícula (3,48 mm), permite a distruibuição do fluido de secagem na coluna através dos seus 3061 orifícios. O inicio do estudo da secagem centrou-se na determinação do tempo de secagem. Além das duas temperaturas atrás referidas, foram igualmente consideradas duas humidades iniciais para os cereais (21,33% e 18,91%). Temperaturas superiores traduzem-se em tempos de secagem inferiores, paralelamente, teores de humidade inicial inferiores indicam tempos menores. Para a temperatura de 50ºC, os tempos de secagem assumiram os valores de 2,8 horas para a 21,33% de humidade e 2,7 horas para 18,91% de humidade. Foram também tidas em conta três alturas do ano para a captação do ar de secagem, Verão e Inverno representando os extremos, e a Meia- Estação. Para estes três casos, foi possível verificar que a humidade específica do ar não apresenta alterações significativas entre a entrada no secador e a corrente de saída do mesmo equipamento, do mesmo modo que a temperatura de saída pouco difere da de entrada. Este desvio de cerca de 1% para as humidades e para as temperaturas é explicado pela ausência de humidade externa nas sementes e na pouca quantidade de humidade interna. Desta forma, estes desvios de 1% permitem a utilização de uma razão de reciclagem na ordem dos 100% sem que o comportamento da secagem se altere significativamente. O uso de 100% de reciclagem permite uma poupança energética de cerca de 98% no Inverno e na Meia-Estação e de cerca de 93% no Verão. Caso não fosse realizada reciclagem, seria necessário fornecer à corrente de ar cerca de 18,81 kW para elevar a sua temperatura de 20ºC para 50ºC (Meia-Estação), cerca de 24,67 kW para elevar a sua temperatura de 10ºC para 50ºC (Inverno) e na ordem dos 8,90 kW para elevar a sua temperatura dos 35ºC para 50ºC (Verão). No caso do transporte pneumático, existem duas linhas, uma horizontal e uma vertical, logo foi necessário estimar o valor da velocidade das partículas para estes dois casos. Na linha vertical, a velocidade da partícula é cerca de 25,03 m/s e cerca de 35,95 m/s na linha horizontal. O menor valor para a linha vertical prende-se com o facto de nesta zona ter que se vencer a força gravítica. Em ambos os circuitos a velocidade do fluido é cerca de 47,17 m/s. No interior da coluna, a velocidade do fluido tem o valor de 10,90 m/s e a velocidade das partículas é de 1,04 m/s. A queda de pressão total no sistema é cerca de 2408 Pa. A análise de custos ao sistema de secagem indicou que este sistema irá acarretar um custo total (fabrico mais transporte) de cerca de 153035€. Este sistema necessita de electricidade para funcionar, e esta irá acarretar um custo anual de cerca de 7951,4€. Embora este sistema de secagem apresente a possibilidade de se realizar uma razão de reciclagem na ordem dos 100% e também seja possível adaptar o mesmo para diferentes tipos de cereais, e até outros tipos de materiais, desde que possam ser fluidizados, o seu custo impede que a realização deste investimento não seja atractiva, especialmente tendo em consideração que se trata de uma instalação à escala piloto com uma capacidade de 45 kgs.

Análise dos modos de falha e seus efeitos (FMEA) aplicada a um secador industrial

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Bionomics of Culex quinquefasciatus within urban areas of Rio de Janeiro, Southeastern Brazil

OBJECTIVE: To evaluate density, parity rates, daily survival and longevity of natural populations of Culex quinquefasciatus in three neighborhoods with distinct socio-economic and infrastructure profiles. METHODS: Mosquito collections of the Culex quinquefasciatus species were performed weekly during two four month periods, from August to November 2008 (spring) and March to June 2009 (fall), in a favela (slum), a suburban area and a middle class area of Rio de Janeiro, Southeastern Brazil. Collections were performed with backpack aspirators, in 20 randomly selected houses in each area per week, during 15-20 minutes per house. Ovaries were removed from captured females and classified as initial, intermediary or final stage. Furthermore, females were dissected for determination of parity based on the condition of the tracheal system. Mosquito survival rate and longevity were estimated on a per month basis for each neighborhood. RESULTS: We collected a total of 2,062 Culex quinquefasciatus, but monthly vector density was not correlated with temperature and rainfall. We dissected the ovaries of 625 Culex quinquefasciatus, and overall, there was a higher proportion of nulliparous females during the dryer months, while gravid females were more frequent in rainy months. In the middle class neighborhood, the parity rate reached up to 93.75% with survivorship of 0.979. Lower parity and survival rates were obtained in the suburban area (as low as 36.4% parity and 0.711 daily survival). Up to 84.7% of Culex quinquefasciatus females could survive the eight day period needed to complete West Nile Virus incubation. CONCLUSIONS: The survival rate of Culex quinquefasciatus varied significantly between the neighborhoods. This suggests that vectorial capacity and disease transmission risk may vary greatly between different urban areas, which is potentially useful information for vector control programs.

Paleoambiental reconstruction based on mineralogical data of quaternary littoral deposits occuring at Cortegaça and Maceda beaches (Ovar, Portugal)

The main goal of the present work is the use of mineralogical data corresponding to sediment fine fractions (silt and clay) of Quaternary littoral deposits for the definition of a more detailed vertical zonography and to discriminate the most significant morphoclimatic changes concerned with sediment source areas and sediment deposition areas. The analysis of the available mineralogical data reveals a vertical evolution of the mineral composition. The following aspects deserve particular reference: 1) fine fractions (<38 nm) are composed of quartz and phyllosilicates associated to feldspars, prevailing over other minerals; however in certain sections iron hydroxides and evaporitic minerals occur in significant amounts; 2) clay fractions (<2 nm) show a general prevalence of illite associated with kaolinite and oscillations, in relative terms, of kaolinite and illite contents. Qualitative and quantitative lateral and vertical variations of clay and non clay minerals allow the discrimination of sedimentary sequences and the establishment of the ritmicity and periodicity of the morphoclimatic Quaternary episodes that occurred in the Cortegaça and Maceda beaches. To each one of the sedimentary sequences corresponds, in a first stage, a littoral environment that increasingly became more continental. Climate would be mild to cold, sometimes with humidity - aridity oscillations. Warmer and moister episodes alternated with cooler and dryer ones.

Preparação e caracterização de micropartículas de polissacáridos para libertação controlada de fármacos anticancerígenos no cólon

Dissertação para a obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Microencapsulation of ellagic acid from pomegranate husk and karaya gum by spray drying

Objective: The aim of this study was to obtain and characterize microcapsules with Ellagic Acid (EA) from pomegranate as core material and Karaya Gum (KG) as wall material. Methods: EA was obtained from dry pomegranate peel powder via methanolysis and quantified by HPLC. Microcapsules were obtained preparing a dispersion containing KG and EA in phosphate buffer pH 8. The dispersion was processed in a spray dryer under specific conditions (inlet temperature at 150 °C, feed flow at 30% and aspirator at 100 %) for obtaining of microcapsules. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, differential scanning calorimetry (DSC) and scanning electron microscopy (SEM) were used for characterization. Results: Obtained material contains 98.03±2.82 mg EA/g of pomegranate peel. FTIR showed that there were changes in the molecular structure of microcapsules referred to raw materials. SEM confirmed that particles obtained had micron-size (1-5 µm). DSC analysis showed that raw materials had glass transition temperatures of 79.58 and 83.41 °C and for microcapsules the value was67.25 °C. Conclusion: Methanolysis is a viable technique for the obtaining of EA from the peel of pomegranate. KG shows good potential for be used as wall material for EA microencapsulation.

Mechanismus und Beeinflussung von Trockenausblühungen aus Kalziumsulfat bei der Konvektionstrocknung von Ziegelrohlingen

Drying, dryer scumming, brick, calcium sulphate, crystallisation, diffusion, convection

Einfluss der Prozessführung auf den thermischen Energiebedarf von Konvektionstrocknern in der Ziegelindustrie

Thermal energy requirement, stirred tank reactor, chamber dryer

Effects of increased drought and selective thinning on growth and resprouting of two coexisting Mediterranean oaks with contrasting leaf habit (Quercus ilex and Quercus cerrioides)

According to the IPCC (2007), the Mediterranean basin is expected to suffer important changes in temperature and precipitation in the next few decades, leading the climate warmer and dryer. Therefore, it is necessary to determine the possible effects of increased drought on species with different structural and physiological traits, to be able to predict possible changes in the structure and composition of Mediterranean forests. Moreover, it will be necessary to assess whether traditional management practices can mitigate the effects of climate change on these forests. The main aim of this study has been to analyze the effects of increased drought on the mortality, growth and resprouting patterns of two co-occurring Mediterranean oak species with contrasting leaf habit (the evergreen Quercus ilex and the winter-deciduous Quercus cerrioides), and to assess the effects of selective thinning on their response to increased drought. Our results show a differential effect of increased drought between species: no differences were observed in the growth of Q. ilex while Q. cerrioides reduced its growth under increased drought conditions. Selective thinning reduced the negative effects of increased drought on tree growth, although this beneficial effect tended to decrease during the experiment. Our results show that increasing aridity in Mediterranean areas can be a constraining factor for deciduous oaks, thus potentially causing their decline in mixed forests and favouring their substitution by the evergreen congeneric species. However, as seen in this study, management can strongly encourage growth both for deciduous and evergreen species, thus reversing the effects of increased water stress on Mediterranean coppices.

Comportamiento del orificio de implantación del catéter en pacientes en diálisis peritoneal en relación a los cuidados

Infections of the catheter wound in peritoneal dialysis are the most frequent cause of morbility in patients who undergo this technique. There are a number of procedures for the care of the wound and it is not easy to define a single method that will guarantee good condition of the wound. In order to evaluate the behaviour of the wound related to the procedure used in their care, we studied 306 patients over 24 months, compiling socio-demographic and clinical variables. We found a high incidence of infections caused by gram-positive skin and mucous germs, with a strong correlation with the fact that the patient/family carer is a nasal carrier of staphylococcus aureus and that they appear more frequently in patients who do not remove the wound dressing in the shower. We also detected an increase in pseudomonas infections when the patient does not dry the wound with a hair-dryer

Late Early Triassic climate change: Insights from carbonate carbon isotopes, sedimentary evolution and ammonoid paleobiogeography

The late Early Triassic sedimentary-facies evolution and carbonate carbon-isotope marine record (delta(13)C(carb)) of ammonoid-rich, outer platform settings show striking similarities between the South ChinaBlock (SCB) and the widely distant Northern Indian Margin (NIM). The studied sections are located within the Triassic Tethys Himalayan belt (Losar section, Himachal Pradesh, India) and the Nanpanjiang Basin in the South China Block (Jinya section, Guangxi Province), respectively. Carbon isotopes from the studied sections confirm the previously observed carbon cycle perturbations at a time of major paleoceanographic changes in the wake of the end-Permian biotic crisis. This study documents the coincidence between a sharp increase in the carbon isotope composition and the worldwide ammonoid evolutionary turnover (extinction followed by a radiation) occurring around the Smithian-Spathian boundary. Based on recent modeling studies on ammonoid paleobiogeography and taxonomic diversity, we demonstrate that the late Early Triassic (Smithian and Spathian) was a time of a major climate change. More precisely, the end Smithian climate can be characterized by a warm and equable climate underlined by a flat, pole-to-equator, sea surface temperature (SST) gradient, while the steep Spathian SST gradient suggests latitudinally differentiated climatic conditions. Moreover, sedimentary evidence suggests a transition from a humid and hot climate during the Smithian to a dryer climate from the Spathian onwards. By analogy with comparable carbon isotope perturbations in the Late Devonian, Jurassic and Cretaceous we propose that high atmospheric CO(2) levels could have been responsible for the observed carbon cycle disturbance at the Smithian-Spathian boundary. We suggest that the end Smithian ammonoid extinction has been essentially caused by a warm and equable climate related to an increased CO(2) flux possibly originating from a short eruptive event of the Siberian igneous province. This increase in atmospheric CO(2) concentrations could have additionally reduced the marine calcium carbonate oversaturation and weakened the calcification potential of marine organisms, including ammonoids, in late Smithian oceans. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Vaneri- ja kertopuutehtaiden kuivatuskoneiden lämmöntalteenottojen järjestelmäselvitys

Vanerin tai kertopuun valmistusprosessissaviilun kuivaukseen käytetään suurin osa koko valmistusprosessin primäärienergiasta. Viilunkuivauskoneessa viilun sisältämä vesi siirretään tyypillisesti prosessihöyryllä lämmitettyyn viilunkuivaajan kiertoilmaan höyrystämällä ja poistetaanviilunkuivaajasta poistoilman mukana. Viilunkuivaajan poistoilma on lämmintä jaerittäin suuren kosteuspitoisuutensa takia sisältää runsaasti energiaa. Tyypillisellä viilunkuivaajalla poistoilmaan sitoutunut lämpöteho vaihtelee prosessiolosuhteista riippuen välillä 2,7-5,7 MW. Diplomityössä tutkittiin viilunkuivaajan poistoilman sisältämän lämmön talteenottoa laitteistolla, johon kuuluu lämmöntalteenottopesuri, jossa poistoilmalla lämmitetään tuotantolaitoksen tukkipuun hautomon kiertovettä sekä ilma-ilma-lämmönsiirrin, jolla lämmitetään pesurista poistuvan ilman jäännöslämmöllä ulkoilmaa tehdassalin tuloilmakäyttöön. Työn tavoitteena oli kehittää lämmöntalteenottojärjestelmän suunnittelua, mitoitusta ja ajotapoja. Työssä analysoitiin teoreettisesti pesuria ja ilmalämmönsiirrintä, kehitettiin lämmöntalteenottopesurin simulointimenetelmä ja mitattiin toiminnassa olevia talteenottolaitteistoja. Tutkimuksessa todettiin lämmöntalteenottohyötysuhteen vaihtelevan lämmityskaudella välillä 50-70 %. Lämmöntalteenottolaitteiston pesurin veteen saatava teho riippuu ensisijaisesti viilunkuivaajan poistoilman lämpösisällöstä, joka on enimmäkseen kosteusriippuvainen ja ilmanvaihtoilmaan saatava teho ulkolämpö-tilan määräämästä tehontarpeesta. Pesurin vesijärjestelmän vaikutusmekanismit pesurin suorituskykyyn tunnistettiin ja niiden pohjalta annetaan suositukset mitoitukseen ja ajotapaan. Lämmöntalteenottolaitteiston lämpötehon tasapainottamiseen pesurin ja ilma-ilma-lämmönsiirtimen välillä mitoituksen avulla esitellään työkalut.

Kuivatusmenetelmien vaikutus heatset offset- ja syväpainetun SC-paperin laatuun

Työssä tutkittiin heatset offset- ja syväpainetun SC-paperin painojäljen laatua, kun koepaperikoneella valmistetun SC-paperin valmistuksessa käytettiin eri kuivatus-menetelmiä. Erityisesti kiinnostus kohdistui eri kuiva-ainepitoisuuksissa käytetyn ilmakuivatuksen aiheuttamiin painojäljen laatuvaikutuksiin. Painojäljen lisäksi työssä tarkasteltiin pohjapaperin ominaisuuksia kuivatuksen jakalanteroinnin jälkeen. Perinteisen sylinterikuivatuksen kuivatuskapasiteettia voidaan nostaa kuivattamalla paperia kuuman ilman avulla, jolloin paperin haihdutusnopeus nousee yli viisinkertaiseksi sylinterikuivatukseenverrattuna. Ilmakuivatus voidaan sijoittaa välittömästä kuivatusosan alkuun ennen ensimmäistä kuivatussylinteriä tai korkeampaan kuiva-ainepitoisuuteen sylinterikuivatuksen keskelle. Kuivattua paperia tarkasteltaessa kuuman ilman avulla kuivatun paperin ominaisuudet poikkesivat huokoisuuden ja öljynabsorption suhteen sylinterikuivatusta paperista sekä heatset offset- että syväpainopaperilla. Kalanterointi tasoitti koepisteiden välisiä muutoksia. Kalanteroidusta paperista havaittiin, että ilmakuivatuksen sijoittuminen välittömästi puristimen jälkeen kasvatti paperin molempien pintojen opasiteettia. Vastaavasti paperin tiheys kasvoi, kun paperia kuivattiin kuumalla ilmalla sekä ennen sylinterikuivatusta että sylinterikuivatuksen keskellä. Yhteistä ilmakuivatuksen käytölle kaikissa koepisteissä oli paperin huokoisuuden pieneneminen. Heatset offsetpainoprosessissa käytettävä kostutusvesi asettaa paperin kuitu-karhenemiselle vaatimuksia. Tutkimuksessa havaittiin, että puristimen jälkeen sijoitettu ilmakuivatus pienensi paperin taipumusta karhentua painoprosessissa. Muiden ominaisuuksien osalta paperin kuivatus kuuman ilman avulla yhdessä sylinterikuivatuksen kanssa ei jättänyt paperiin sellaisia jälkiä, jotka näkyisivät heatset offset- ja syväpainetun SC-paperin painojäljessä verrattuna kokonaan yksiviira-vientisesti sylinterikuivattuun paperiin.