Reator Gerador de Flocos - RGF : concepção e desenvolvimento básico

O objetivo geral do presente trabalho foi a concepção e o desenvolvimento de um sistema compacto de floculação em linha, em escala semipiloto, com o aproveitamento da energia cinética do fluxo hidráulico para promover a agitação necessária à dispersão de um polímero floculante e a geração dos flocos ao longo de um reator tubular helicoidal. O sistema denominado de Reator Gerador de Flocos (RGF), foi desenvolvido para a geração de flocos aerados ou não (com o uso de um colóide de Fe(OH)3, como modelo) e uma poliacrilamida catiônica de alto peso molecular (Mafloc 490C). Foram testados 5 modelos diferentes de RGFs (variação no comprimento/volume) para a geração dos flocos em diferentes vazões de alimentação e foi selecionado o reator mais eficiente em termos de separação sólido/líquido. Os estudos de avaliação da eficiência de floculação do RGF foram realizados comparativamente através da caracterização dos flocos formados e do comportamento dos flocos numa etapa posterior de separação sólido/líquido. Nos ensaios de geração de flocos não aerados foram medidos o tempo de sedimentação, a turbidez do sobrenadante e o volume sedimentado em cone Imhoff. Ainda, análise fotográfica possibilitou a medição do tamanho dos flocos não aerados e através da correlação logarítmica com a massa dos mesmos, foi possível determinar a dimensão fractal (dF) destes flocos de Fe(OH)3. A eficiência na geração de flocos aerados no RGF com o emprego de microbolhas (diâmetros inferiores a 70 mm) foi avaliada através da velocidade de ascensão dos flocos em uma célula cilíndrica fixa à uma coluna de flotação posterior ao RGF. Estudos de caracterização do regime hidráulico do reator com o emprego de traçadores (azul de metileno) e a determinação do gradiente de velocidade (G) e do número de Reynolds (Re) foram realizados. A curva de resposta do traçador apresentou um pico intenso e estreito, no perfil de velocidade investigado (3L.min-1), caracterizando um fluxo do tipo pistão para o RGF. Ainda, um regime turbulento (Re > 5000) e um G de 1420 s-1 foram determinados. O RGF 3 (modelo 3, com 12m/1,2 L) apresentou a melhor eficiência na geração dos flocos, com e sem o emprego de microbolhas. Nos ensaios de sedimentação, os melhores resultados em termos de velocidade de separação foram obtidos nas seguintes condições experimentais: 4 L.min-1 de vazão de alimentação, 5 mg.L-1 de Mafloc 490C, atingindo velocidade da ordem de 19 m.h-1, turbidez residual de 1 NTU, e volume de sólidos sedimentáveis de 7 mL.L-1. As análises fotográficas permitiram estimar flocos com diâmetros num intervalo entre 400 e 2000 mm. A partir do emprego da equação de sedimentação para fluxo laminar de Stokes, foi constatado o decréscimo da densidade flocos de Fe(OH)3 com o aumento do tamanho dos mesmos, atingindo um valor médio de 1019 kg.m-3. Um dF de 2,98 foi obtido, caracterizando um floco esférico, de baixa porosidade e com estrutura densa. Os melhores resultados na velocidade de ascensão dos flocos aerados foram obtidos com os seguintes parâmetros: vazão de alimentação de 2 L.min-1, concentração de 5 mg.L-1 de Mafloc 490C, sendo obtidas velocidades na ordem de 112 m.h-1. Esses flocos aerados ascendem com velocidades equivalentes à bolhas com diâmetros entre 185 e 240 mm (D50 entre 30-70 mm para as microbolhas individuais e isoladas). A alta velocidade de separação sólido/líquido obtida nos estudos com flocos aerados comparativamente com os flocos não aerados mostram claramente a viabilidade de emprego das microbolhas na separação por floculação- flotação (flutuação). Os resultados obtidos permitem prever um elevado potencial de aplicação em nível industrial do RGF, principalmente por apresentar um baixo tempo de residência, ausência de partes móveis (agitadores), pequena área ocupada, uma mistura do tipo pistão (ideal para floculação), ausência de curto-circuitos ou zonas mortas e um crescimento uniforme com elevada cinética na geração dos flocos.

Estudo da perda de carga e calor no poço injetor no processo De drenagem gravitacional assistida por vapor (SAGD)

The oil companies in the area in general are looking for new technologies that can increase the recovery factor of oil contained in reservoirs. These investments are mainly aimed at reducing the costs of projects which are high. Steam injection is one of these special methods of recovery in which steam is injected into the reservoir in order to reduce the viscosity of the oil and make it more mobile. The process assisted gravity drainage steam (SAGD) using steam injection in its mechanism, as well as two parallel horizontal wells. In this process steam is injected through the horizontal injection well, then a vapor chamber is formed by heating the oil in the reservoir and, by the action of gravitational forces, this oil is drained down to where the production well. This study aims to analyze the influence of pressure drop and heat along the injection well in the SAGD process. Numerical simulations were performed using the thermal simulator STARS of CMG (Computer Modeling Group). The parameters studied were the thermal conductivity of the formation, the flow of steam injection, the inner diameter of the column, the steam quality and temperature. A factorial design was used to verify the influence of the parameters studied in the recovery factor. We also analyzed different injection flow rates for the model with pressure drop and no pressure drop, as well as different maximum flow rates of oil production. Finally, we performed an economic analysis of the two models in order to check the profitability of the projects studied. The results showed that the pressure drop in injection well have a significant influence on the SAGD process.

Eficiência de um hidrociclone de geometria rietema para pré-filtragem de água para irrigação

O hidrociclone é um equipamento amplamente utilizado pela indústria em processos envolvendo separação sólido-líquido, porém ainda pouco utilizado na agricultura irrigada no Brasil. Neste trabalho, avaliou-se o desempenho deste equipamento como pré-filtrante de partículas sólidas, oriundas dos processos erosivos e do assoreamento dos recursos hídricos. Os testes foram realizados com um hidrociclone de geometria Rietema, possuindo diâmetro de 19,2 cm na parte cilíndrica, operando com vazões variando entre 10 m³ h-1 e 27 m³ h-1. Os materiais particulados usados em suspensão foram: solo franco-argiloso e areia de rio. Os resultados mostraram que a perda de carga máxima média foi de 52 kPa e 47 kPa para as suspensões aquosas de areia e solo, respectivamente. Seu melhor desempenho ocorreu operando com suspensão aquosa de areia, apresentando eficiência total de 92,3% para a vazão de 26,9 m³ h-1. Concluiu-se que o equipamento avaliado é mais eficiente para remoção de partículas de areia, podendo ser utilizado como pré-filtro em sistemas de irrigação.

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

Estratégias de obtenção do corante do jambo vermelho (Syzygium malaccense) e avaliação de sua funcionalidade

The food industry is interested in natural products. Anthocyanins are phenolic antioxidants of great importance with health-relevant applications. Several studies have linked the intake of fruits and vegetables with reduced risk of chronic degenerative diseases because of its antioxidant properties. This study aimed to compare different strategies for obtaining natural pigments from red jambo (Syzygium malaccence) and analyze its functional potential. Two different strategies were studied: (1) solid-liquid extraction (SLE) in reactor with controlled parameters, (2) powder obtention. The investigation of the functional potential was conducted taking into account the total phenolic content (TPC), the antioxidant activity (AA), the total anthocyanins concentration (TA) and α-amylase and α-glucosidase inhibition. The best extracts obtained by SLE showed TPC of 174.15 mg GAE/100g, AA of 3.56 μmol Trolox eq/g and TA of 133.59 mg cyd-3-glu/100 g. The best results for the second strategy were TPC of 1024.22 mg GAE/100 g, AA of 29.03 μmol Trolox eq/g and TA of 1193.41 mg cyd-3- glu/100 g. It was observed moderate amylase inhibition (26.30%) and high glucosidase inhibitory activity (97.47%). Skin extracts showed, in general, superior results when compared to whole red jambo, with superior values for dehydrated products. Based on our result, red jambo can be considered as a rich source of phenolic antioxidants, as well on amylase and glucosidase inhibitors

Avaliação da aplicação de modelos para a secagem de pastas e suspensões em leito de jorro com alimentação contínua

This work studies the development, implementation and improvement of a macroscopic model to describe the behavior of the spouted bed dryer with continuous feeding for pastes and suspensions drying. This model is based on the CST model (Freire et al., 2009) and the model of Fernandes (2005), whose theoretical foundation is based on macroscopic mass and heat balances for the three phases involved in the process: gas, liquid and solid. Because this technique is quite relevant, the studies of modeling and simulation of spouted bed drying are essential in the analysis of the process as a whole, because through them it is possible to predict and understand the behavior of the process, which contributes significantly to more efficient project and operation. The development and understanding of the phenomena involved in the drying process can be obtained by comparing the experimental data with those from computer simulations. Such knowledge is critical for choosing properly the process conditions in order to obtain a good drying efficiency. Over the past few years, researches and development of works in the field of pastes and suspensions drying in spouted bed has been gaining ground in Brazil. The Particulate Systems Laboratory at Universidade Federal do Rio Grande do Norte, has been developing several researches and generating a huge collection of experimental data concerning the drying of fruit pulps, vegetables pastes, goat milk and suspensions of agro-industrial residues. From this collection, some data of goat milk and residue from acerola (Malpighia glabra L.) drying were collected. For the first time, these data were used for the development and validation of a model that can describe the behavior of spouted bed dryer. Thus, it was possible to model the dryer and to evaluate the influence of process variables (paste feeding, temperature and flow rate of the drying air) in the drying dynamics. We also performed water evaporation experiments in order to understand and to study the behavior of the dryer wall temperature and the evaporation rate. All these analysis will contribute to future works involving the implementation of control strategies in the pastes and suspensions drying. The results obtained in transient analysis were compared with experimental data indicating that this model well represents the process

Viabilidade técnica de uma rota não convencional para a produção de leite de cabra em pó em cooperativas do Rio Grande do Norte

Nowadays, Brazil has both the greatest goat herd and the greatest goat milk production of South America. The state of Rio Grande do Norte, located in northeast of Brazil, has an average year production of three thousand cubic meters of goat milk in natura. Part of this milk production is homemade and it comes from small farms, which unite in rural cooperatives created to encourage the production and implementation of industrial processes for preservation and processing of milk. Results presented by literature and obtained from preliminary essays in this thesis show that non conventional dryer of spouted bed with inert particles is able to produce powder milk from in natura milk (cattle or goat), with the same quality of spray dryer, however, operating at low cost. The method of drying in spouted bed consists of injecting milk emulsion on the bed of inert particles gushed by hot air. This emulsion covers the particles with a thin film, which dries and is reduced to powder during the circulation of inerts inside the bed. The powder is dragged by exhaustion air and separated in the cyclone. The friction among particles resulted from the particles circulation, encourages high taxes of shear in the thin film of emulsion, breaking the cohesive forces and making this process possible. Studying the drying process and the powder goat milk production in one unit of spouted bed with inert particles, seeing the development of a low cost technological route for powder milk production is the aim of this thesis. The powder milk produced by this route must attend the local demand of food industries which need an intermediate product to be used as a food ingredient (ice-cream, milk candy). In order to reach this aim, this thesis approaches the aspects related to physical, thermodynamics and physic-chemicals characteristics of goat milk, whose complete data are still inexistent in the literature. The properties of materials are of great importance to the project of any process which involves the operations of transportation of movement, heat and mass quantity, such as the dryers which operate in fluid dynamically active regime, like the spouted bed. It was obtained new data related to the goat milk properties in function of concentration of solids and temperature. It is also important to mention the study developed about the kinetic of solids retention in the bed of inert particles during the drying of goat milk. It was found more adequate processes conditions to the proposed technological route to be implemented in small and micro-industries, with simplifications in the system of milk injection as well as in the form of operation of the dryer. Important data were obtained for a posterior stage of this research which involves the v modeling, simulation, control and optimization of the process. The results obtained in this thesis, in relation to process performance as well as to the quality of produced powder milk validate the proposal of using the spouted bed dryer in the production of powder goat milk

Filtros acústicos em cristais fonônicos

In this work, we have studied the acoustic phonon wave propagation within the periodic and quasiperiodic superlattices of Fibonacci type. These structures are formed by phononic crystals, whose periodicity allows the raise of regions known as stop bands, which prevent the phonon propagation throughout the structure for specific frequency values. This phenomenon allows the construction of acoustic filters with great technological potential. Our theoretical model were based on the method of the transfer matrix, thery acoustics phonons which describes the propagation of the transverse and longitudinal modes within a unit cell, linking them with the precedent cell in the multilayer structure. The transfer matrix is built taking into account the elastic and electromagnetic boundary conditions in the superllatice interfaces, and it is related to the coupled differential equation solutions (elastic and electromagnetic) that describe each model under consideration. We investigated the piezoelectric properties of GaN and AlN the nitride semiconductors, whose properties are important to applications in the semiconductor device industry. The calculations that characterize the piezoelectric system, depend strongly on the cubic (zinc-bend) and hexagonal (wurtzite) crystal symmetries, that are described the elastic and piezoelectric tensors. The investigation of the liquid Hg (mercury), Ga (gallium) and Ar (argon) systems in static conditions also using the classical theory of elasticity. Together with the Euler s equation of fluid mechanics they one solved to the solid/liquid and the liquid/liquid interfaces to obtain and discuss several interesting physical results. In particular, the acoustical filters obtained from these structures are again presented and their features discussed

Medição de viscosidade de líquidos pelo método de múltiplas reflexões acústicas com conversão de modo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Jogo da Minoria: um modelo baseado em agentes aplicado ao mercado financeiro

Nos últimos anos houve uma contribuição significativa dos físicos para a construção de um tipo de modelo baseado em agentes que busca reproduzir, em simulação computacional, o comportamento do mercado financeiro. Esse modelo, chamado Jogo da Minoria consiste de um grupo de agentes que vão ao mercado comprar ou vender ativos. Eles tomam decisões com base em estratégias e, por meio delas, os agentes estabelecem um intrincado jogo de competição e coordenação pela distribuição da riqueza. O modelo tem demonstrado resultados bastante ricos e surpreendentes, tanto na dinâmica do sistema como na capacidade de reproduzir características estatísticas e comportamentais do mercado financeiro. Neste artigo, são apresentadas a estrutura e a dinâmica do Jogo da Minoria, bem como as contribuições recentes relacionadas ao Jogo da Minoria denominado de Grande Canônico, que é um modelo mais bem ajustado às características do mercado financeiro e reproduz as regularidades estatísticas do preço dos ativos chamadas fatos estilizados.

Avaliação de um sistema híbrido de produção de biogás

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Otimização e validação de método cromatográfico para determinação de 17 'beta'- estradiol, estrona e estriol em solo tratado com esterco animal e iodo de ETE

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo teórico-experimental em via de determinação de lei de atrito em escoamentos de fluidos hiperconcentrados

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Variáveis térmicas de solidificação, espaçamento dentríticos secundários e resistência à corrosão de ligas hipoeutéticas Al-Ni

No presente trabalho, é realizada uma seqüência de experimentos com ligas hipoeutéticas Al-Ni para analisar a solidificação unidirecional vertical ascendente em condições transitórias de fluxo de calor. Abordagens experimentais são desenvolvidas para a determinação quantitativa de variáveis térmicas de solidificação, tais como: tempos locais de solidificação; velocidades de deslocamento das isotermas liquidus; taxas de resfriamento à frente da isoterma liquidus e gradientes térmicos à frente da interface sólido / líquido. O trabalho analisa também a dependência dos espaçamentos dendríticos secundários em relação às variáveis térmicas de solidificação e ao teor de soluto das ligas, além de relacionar estes parâmetros com a resistência à corrosão destas ligas. Esses parâmetros dendríticos experimentais, referentes à solidificação das ligas Al - 1, 1,4 e 1,8 % Ni, não puderam ser comparados com os principais modelos teóricos de crescimento dendrítico da literatura, pois, para as ligas em estudo há uma escassez de propriedades termofísicas, impossibilitando assim esta comparação. O comportamento corrosivo é analisado pela técnica de polarização potenciodinâmica e técnica de polarização potenciodinâmica cíclica conduzidas em solução de 3,5% NaCl em temperatura ambiente, estruturas dendríticas mais grosseiras tendem a aumentar as taxas de corrosão das ligas hipoeutéticas do sistema Al-Ni. Os resultados experimentais obtidos através de ensaios de corrosão são correlacionados com a microestrutura dendrítica. Dessa forma, são determinadas tendências experimentais de crescimento dendrítico e resistência à corrosão para a solidificação unidirecional vertical ascendente.