Heat transfer in a packed sugar cane bagasse bed

Heat transfer in a packed bed of sugar cane bagasse, which is a potential biofuel used in cars and industries, percolated with air flow was studied. The fibers were washed, sieved, oven dried, and afterwards moisture content was adjusted to 4 and 47%. The relative humidity of the air, packing bed technique, and the initial moisture content of the porous media did not have a significant effect on the outlet temperature of the bed. Air flow rate influenced the averaged radial temperature profile, but not the temperature measured at the nearest position to the tube wall. At the end of the experiments, moisture segregation was observed, the lower bed depths being drier than the higher ones. This is an abstract of a paper presented at the 18th International Congress of Chemical Process Engineering (Praque, Czech Republic 8/24-28/2008).

Geotechnical and structural behavior of the railroad track in large-scale apparatus

This paper analyses the static and dynamic behavior of the railroad track model in laboratory. Measurements of stresses and strains on a large-scale railroad track apparatus were studied. The model includes: compacted soil, representing the final layers of platform, ballast layer, and ties (steel, wooden, and pre-stressed concrete). The soil and soil ballast interface were instrumented with pneumatic stress gauge. Settlement measurement device were positioned at the same levels as the load cells. Loads were applied by hydraulic actuators, statically and dynamically. After the prescribed number of load cycles, in pre-determined intervals, stresses and strains were measured. Observations indicate that stress and strain distributions, transmitted by wooden or steel ties, behave similarly. A more favorable behavior was observed with pre-stressed concrete mono block ties. Non-linear response was observed after a threshold numbers of cycles were surpassed, showing that the strain modulus increases with the numbers of cycles. © 2009 IOS Press.

Interaction between wave and coastal structure: Validation of two lagrangian numerical models with experimental results marine 2011

Numerical modeling of the interaction among waves and coastal structures is a challenge due to the many nonlinear phenomena involved, such as, wave propagation, wave transformation with water depth, interaction among incident and reflected waves, run-up / run-down and wave overtopping. Numerical models based on Lagrangian formulation, like SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics), allow simulating complex free surface flows. The validation of these numerical models is essential, but comparing numerical results with experimental data is not an easy task. In the present paper, two SPH numerical models, SPHysics LNEC and SPH UNESP, are validated comparing the numerical results of waves interacting with a vertical breakwater, with data obtained in physical model tests made in one of the LNEC's flume. To achieve this validation, the experimental set-up is determined to be compatible with the Characteristics of the numerical models. Therefore, the flume dimensions are exactly the same for numerical and physical model and incident wave characteristics are identical, which allows determining the accuracy of the numerical models, particularly regarding two complex phenomena: wave-breaking and impact loads on the breakwater. It is shown that partial renormalization, i.e. renormalization applied only for particles near the structure, seems to be a promising compromise and an original method that allows simultaneously propagating waves, without diffusion, and modeling accurately the pressure field near the structure.

Automatic code generation for microcontrollers from place-transition Petri net models

This paper describes a program for the automatic generation of code for Intel's 8051 microcontroller. The code is generated from a place-transition Petri net specification. Our goal is to minimize programming time. The code generated by our program has been observed to exactly match the net model. It has also been observed that no change is needed to be made to the generated code for its compilation to the target architecture. © 2011 IFAC.

Energetic, ecologic and fluid-dynamic analysis of a fluidized bed gasifier operating with sugar cane bagasse

This work aims to study the thermodynamic, ecological and fluid-dynamic aspects of a circulating fluidized bed gasifier using sugar cane bagasse as biomass, in order to estimate a model of its normal operation. In the initial stage was analysed the composition of biomass selected (sugar cane bagasse) and its lower heating value (LHV) was calculated. The energy balance of the gasifier was done, being the volumetric flow of air, synthesis gas and biomass estimated. Also the power produced by this gasifier was theoretically estimated. Then the circulating fluidized bed gasifier was designed for operation with approximately 100 kg/h of processed biomass. Cross-sectional area of the reactor, feeder size, diameter of the exit zone of the gases and minimum height of the expanded bed were selected. Some bed gasifier hydrodynamic factors were also studied. The minimum fluidization velocity, fluidization terminal velocity, and average fluidizing velocity were calculated, in order to understand the fluid-dynamic behaviour of gasification of this fuel. It was obtained a theoretical model that can support a possible prototype of circulating fluidized bed gasifier biomass. Finally, there were studied the ecological aspects of the gasifier, through an overall methodology. Ecological efficiencies were estimated for two scenarios: first considering the carbon cycle and thereafter disregarding the carbon cycle. In both cases, it can be proved the ecological viability of the project. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Comparative analysis of strut-and-tie models using Smooth Evolutionary Structural Optimization

The strut-and-tie models are widely used in certain types of structural elements in reinforced concrete and in regions with complexity of the stress state, called regions D, where the distribution of deformations in the cross section is not linear. This paper introduces a numerical technique to determine the strut-and-tie models using a variant of the classical Evolutionary Structural Optimization, which is called Smooth Evolutionary Structural Optimization. The basic idea of this technique is to identify the numerical flow of stresses generated in the structure, setting out in more technical and rational members of strut-and-tie, and to quantify their value for future structural design. This paper presents an index performance based on the evolutionary topology optimization method for automatically generating optimal strut-and-tie models in reinforced concrete structures with stress constraints. In the proposed approach, the element with the lowest Von Mises stress is calculated for element removal, while a performance index is used to monitor the evolutionary optimization process. Thus, a comparative analysis of the strut-and-tie models for beams is proposed with the presentation of examples from the literature that demonstrates the efficiency of this formulation. © 2013 Elsevier Ltd.

A gestão de estoques em sistemas produtivos Engineering-To-Order e Make-To-Stock: estudo de casos em empresas do setor gráfico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Investigação de estratégias de controle digital para regulação de velocidade e emulação da dinâmica de turbinas hidráulicas, com implementação e testes experimentais em uma micromáquina de 10 KVA

Devido não ser comum o estudo de sistemas de potência em plantas reais como usinas hidrelétricas por causa dos riscos e custos que envolvem sua operação, dá-se preferência pela realização computacional de modelos matemáticos desse tipo de planta na resolução de problemas, desenvolvimento de novas tecnologias e formação de recursos humanos. No entanto, modelos realizados computacionalmente não proveem a experiência, visual, auditiva e tátil que um modelo físico real pode oferecer. Portanto, neste trabalho, apresenta-se a descrição e a modelagem de um sistema de geração em escala reduzida de 10kVA, que é um sistema físico real, composto por um motor CC, um gerador síncrono e transformadores, chamado também de sistema micromáquina, o qual faz parte da infraestrutura do Laboratório de Engenharia Elétrica da UFPA. Para este sistema, por intermédio deste trabalho de mestrado e do trabalho de mestrado de Moraes (2011), foram desenvolvido subsistemas eletrônicos e computacionais de acionamento, automação e controle para operá-lo de forma segura resultando em uma excelente plataforma didática para dar suporte às pesquisas em dinâmica e controle de sistemas de potência, bem como o desenvolvimento de trabalhos acadêmicos e de ensino. Nesse mesmo contexto, é apresentada uma proposta de técnica de emulação de turbina hidráulica, tendo como base o controle de potência aplicado ao motor CC do sistema micromáquina. Tal técnica foi desenvolvida principalmente com o propósito de dar suporte ao estudo e desenvolvimento de técnicas de regulação de velocidade de turbinas hidráulicas. Consequentemente, também é apresenta uma proposta de um regulador de velocidade digital para turbinas hidráulicas baseado na estrutura canônica RST de controle digital, cujos parâmetros são projetados por duas técnicas de projeto estudadas neste trabalho: o método de alocação polinomial de polos e o projeto de compensadores por atraso de fase pelo método de resposta em frequência para sistemas discretos. Logo para comprovar a eficácia das ferramentas de hardware, software e teóricas desenvolvidas neste trabalho, resultados de experimentos realizados no sistema micromáquina são apresentados e analisados.

Determinação de parâmetros de transferência de massa do processo de extração supercrítica

A extração com fluido supercrítico de materiais líquidos e sólidos despertou o interesse para aplicações industriais nas últimas décadas, mais particularmente sob o conceito de química verde e biorrefinarias, portanto é fundamental que se faça uma modelagem desse processo a fim de otimizar as condições operacionais e simular o processo. O objetivo geral deste trabalho consiste na determinação de parâmetros de transferência de massa do processo de extração supercrítica de matriz sólida, empregando o dióxido de carbono como solvente, a partir de dados cinéticos de extração e na avaliação sistemática de cinco modelos matemáticos para descrever as cinéticas de extração dos óleos da polpa e da casca do buriti, do óleo de açaí de da oleoresina de cúrcuma, medidas no Laboratório de Extração Supercrítica, da Faculdade de Engenharia Química (UFPA), a fim de contribuir para o estudo de ampliação de escala e análise de custo de produção. Foram avaliados os modelos de Tan e Liou, Goto et al. (1993), Martinez et al. (2003), Esquível et al. (1999), e Sovová (1994). A modelagem das cinéticas de extração foi realizada utilizando aplicativos computacionais desenvolvidos e validados neste trabalho a partir de diferentes dados experimentais publicados na literatura. Diante de 40 cinéticas medidas com diferentes equipamentos de extração, configurações de leito, tipos de matérias primas, preparo dos materiais, pressão e temperatura e outros parâmetros de processo (com destaque ao rendimento global e a vazão de solvente), foi construído um panorama dos resultados acerca da capacidade dos modelos de transferência de massa em descrever as mais diferentes curvas globais de extração. De forma geral, os modelos de Goto et al. (1993) e Sovová (1994) apresentaram as melhores previsões aos dados experimentais das matérias primas tratadas neste trabalho com menores valores de quadrado, erros relativo, faixa de erro e desvios padrão e valores de R² próximos da unidade.

Optimization of annatto (Bixa orellana L.) drying in fixed bed

ABSTRACT: The drying of annatto seeds (Bixa orellana L.), red piave cultivate, was studied in a fixed bed dryer. The best conditions were estimated to minimize the loss of coloring and to obtain final moisture of the seeds in appropriate levels to its conservation and maintenance of quality. The quantification of the influence of entrance variables in the final contents of bixin and moisture seeds and the identification of the optimal point was performed through the techniques of factorial design, response surfaces methodology, canonical analysis and desirability function. It was verified that the final moisture of the seeds may be estimated by a second-order polynomial model and that the final content of bixin is only significantly influenced by the time of drying being described properly by a linear model, for the seeds used in this study.

Respostas eletromagnéticas dos arranjos coplanar e coaxial em poço

Foi estudado a viabilidade de aplicação do arranjo coplanar de bobinas nas sondas de perfilagem em poço por indução eletromagnética. Paralelamente foram geradas as respostas do convencional arranjo coaxial, que é o amplamente utilizado nas sondas comerciais, com o propósito de elaborar uma análise comparativa. Através da solução analítica (meios homogêneos) e semi-analítica (meios heterogêneos) foram geradas inicialmente as respostas para modelos mais simples, tais como os do (1) meio homogêneo, isotrópico e ilimitado; (2) uma casca cilíndrica simulando a frente de invasão; (3) duas cascas cilíndricas para simular o efeito annulus; (4) uma interface plana e dois semi-espaços simulando o contato entre duas camadas espessas e (5) uma camada plano-horizontal e dois semi-espaços iguais. Apesar da simplicidade destes modelos, eles permitem uma análise detalhada dos efeitos que alguns parâmetros geoelétricos têm sobre as respostas. Aí então, aplicando ainda as condições de contorno nas fronteiras (Sommerfeld Boundary Value Problem), obtivemos as soluções semi-analíticas que nos permitiram simular as respostas em modelos relativamente mais complexos, tais como (1) zonas de transição gradacional nas frentes de invasão; (2) seqüências de camadas plano-paralelas horizontais e inclinadas; (3) seqüências laminadas que permitem simular meios anisotrópicos e (4) passagem gradacional entre duas camadas espessas. Concluimos que o arranjo coplanar de bobinas pode ser uma ferramenta auxiliar na (1) demarcação das interfaces de camadas espessas; (2) posicionamento dos reservatórios de pequenas espessuras; (3) avaliação de perfis de invasão e (4) localizar variações de condutividade azimutalmente.

Supercritical extraction of pupunha (Guilielma speciosa) oil in a fixed bed using carbon dioxide

The pupunha (Guilielma speciosa) is the fruit of a palm tree typical of the Brazilian Northern region, whose stem is used as a source of heart of palm. The fruit, which is about 65% pulp, is a source of oil and carotenes. In the present work, an analysis of the kinetics of supercritical extraction of oil from the pupunha pulp is presented. Carbon dioxide was used as solvent. The extractions were carried out at 25 MPa and 323 K and 30 MPa and 318 K. The chemical composition of the extracts in terms of fatty acids was determined by gas chromatography. The amount of oleic acid, a saturated fatty acid, in the CO2 extracts was larger than that in the extract obtained with hexane. The overall extraction curves were modeled using the single-parameter model proposed in the literature to describe the desorption of toluene from activated coal.

HYGROSCOPIC PROPERTIES OF ORANGE PULP AND PEEL

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

Hydropower recovery in water supply systems: Models and case study

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Robust Switched Control Design for Nonlinear Systems Using Fuzzy Models

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