Economia energética por medição de cor em linha do açúcar à saída das centrífugas no processo de refinação da rama de açúcar

Mestrado em Engenharia Química

New recycling approaches for thermoset polymeric composite wastes – an experimental study on polyester based concrete materials filled with fibre reinforced plastic recyclates

In this study, a new waste management solution for thermoset glass fibre reinforced polymer (GFRP) based products was assessed. Mechanical recycling approach, with reduction of GFRP waste to powdered and fibrous materials was applied, and the prospective added-value of obtained recyclates was experimentally investigated as raw material for polyester based mortars. Different GFRP waste admixed mortar formulations were analyzed varying the content, between 4% up to 12% in weight, of GFRP powder and fibre mix waste. The effect of incorporation of a silane coupling agent was also assessed. Design of experiments and data treatment was accomplished through implementation of full factorial design and analysis of variance ANOVA. Added value of potential recycling solution was assessed by means of flexural and compressive loading capacity of GFRP waste admixed mortars with regard to unmodified polymer mortars. The key findings of this study showed a viable technological option for improving the quality of polyester based mortars and highlight a potential cost-effective waste management solution for thermoset composite materials in the production of sustainable concrete-polymer based products.

Hybrid thermoset polymeric composites – an Innovation towards sustainability

In this study, a new waste management solution for thermoset glass fibre reinforced polymer (GFRP) based products was assessed. Mechanical recycling approach, with reduction of GFRP waste to powdered and fibrous materials was applied, and the prospective added-value of obtained recyclates was experimentally investigated as raw material for polyester based mortars. Different GFRP waste admixed mortar formulations were analyzed varying the content, between 4% up to 12% in weight, of GFRP powder and fibre mix waste. The effect of incorporation of a silane coupling agent was also assessed. Design of experiments and data treatment was accomplished through implementation of full factorial design and analysis of variance ANOVA. Added value of potential recycling solution was assessed by means of flexural and compressive loading capacity of GFRP waste admixed mortars with regard to unmodified polymer mortars. The key findings of this study showed a viable technological option for improving the quality of polyester based mortars and highlight a potential cost-effective waste management solution for thermoset composite materials in the production of sustainable concrete-polymer based products.

Dimensionamento do Sistema Híbrido para Alimentação de Energia Elétrica da Escola Rural de Nangade (Cabo Delgado)

Os combustíveis fósseis, como o carvão, o petróleo e o gás, constituem fontes de energia que em breve se esgotarão e que são demasiado caras para serem desperdiçadas pelas centrais elétricas na produção de electricidade. Para além desse facto, existem outros argumentos (sobretudo económicos) que inviabilizam a utilização destas fontes de energia em algumas regiões, abrindo caminho a fontes de energia alternativas (e.g. solar, eólica, biomassa, mini-hídricas, geotérmicas, etc) e preferencialmente com contornos locais. No caso particular de Moçambique, tem-se verificado um interesse crescente por parte do governo e de várias ONGs na promoção do uso de energias alternativas para as zonas onde a energia convencional não chega e não chegará, devido aos custos muito elevados que esse processo acarretaria. Esta dissertação apresenta um estudo aprofundado do dimensionamento dum sistema híbrido de geração de energia elétrica envolvendo gerador FV e grupo eletrogéneo de emergência para a Escola Rural da Nangade, situada no Distrito de Nangade, na Província do Cabo Delgado. São também descritos os diversos componentes e as tecnologias associadas a um sistema deste género, com a inclusão de sistemas inteligentes de controlo de energia com a utilização de inversores bidireccionais (inversores de bateria e carregadores) para sistemas isolados. Os resultados são apresentados de forma a facilitar a aplicação e montagem deste tipo de sistemas in loco. Espera-se que esta dissertação possa servir de base no futuro próximo, para a implementação deste tipo de sistemas para permitir a melhoria da qualidade de ensino através de melhores infraestruturas, democratizando desta forma o acesso à educação para as crianças das zonas rurais das várias províncias de Moçambique. Como as energias renováveis são parte integrante do Sistema Elétrico Nacional, apresenta-se resumidamente, no anexo 17, o “Plano de Desenvolvimento na Área de Energia de Moçambique”.

Implementação de um processo industrial de coloração de granito

O presente estágio foi desenvolvido na Britafiel. Um dos projectos em que a Empresa se encontra envolvida é o STOCO, pretendendo implementar à escala industrial um processo de coloração de pedra granítica natural para fins decorativos. Foi neste projecto que se enquadrou o estágio. O tema do estágio centra-se no processo de coloração de granito tendo como principal foco a implementação de um processo industrial de produção de granito colorido. O projecto STOCO nasce da necessidade de complementar a actividade da empresa com produtos de maior valor acrescentado para valorização da matéria-prima de base, o granito. STOCO, resultante de Stone Color, é o nome dado ao projecto e ao novo produto que é granito colorido, sob a forma de brita. Pretende-se obter um produto amigo do ambiente e com boas características: manter a textura natural da pedra granítica e assegurar uma boa resistência a factores agressivos. Estudos prévios de qualidade e de toxicidade mostraram que o produto STOCO desenvolvido até então apresenta um bom comportamento face a agressões climatéricas e que não compromete a vida das espécies usadas nos testes (peixes). Em relação aos lixiviados e resíduos da pedra colorida STOCO, estes não apresentaram qualquer problema ambiental, sendo considerado um produto amigo do ambiente. À data de início do presente trabalho estava em funcionamento um equipamento protótipo de produção de granito colorido (100 kg/partida), sendo a instalação e o arranque da unidade industrial (3 ton/h) concretizados no início de 2014, já no decorrer deste trabalho. Os objectivos cumpridos no âmbito deste trabalho foram então a implementação de uma linha industrial de produção de brita colorida, avaliação técnica do processo e do custo industrial de produção associado às matérias-primas. Neste relatório é descrito o processo inicial adoptado e apresentam-se as alterações efectuadas para melhoria do processo produtivo. Resolveram-se problemas como: definição e instalação de equipamentos complementares para a entrada e a saída da brita no equipamento industrial; pó excessivo na brita; cheiro intenso a gás e elevado ruído; adequação do sistema de pintura; e secagem incompleta da brita. Alguns destes problemas não foram totalmente resolvidos, mas sim minimizados. O equipamento industrial necessita ainda de alterações em diversas áreas, que foram identificadas e para as quais são feitas sugestões de melhoria. Conseguiu-se ainda fazer alguns testes para uma possível substituição de alguns constituintes da tinta. Os componentes que entram na composição base da tinta aquosa, são de modo simplificado: ligante, pigmento, solvente e aditivos. Os constituintes que mais encarecem a tinta, e consequentemente o processo em causa, são o ligante e o pigmento. Os estudos efectuados precisam de ser aprofundados, na tentativa de melhorar o processo minimizando os custos de produção. Formalizaram-se os procedimentos escritos de produção STOCO tanto para o protótipo como para o processo industrial e elaborou-se uma ficha técnica de produto para a brita colorida STOCO.

Managerial strategies in canning industries: A case study of early twentieth century Portugal

Business History, Vol, 51 Issue 1, p45-58

Acompanhamento do Processo de Compostagem e Identificação de Hipóteses de Melhoria, Tendo em Vista a Valorização do Produto Comercializado

A compostagem tem-se revelado uma boa alternativa na gestão, tratamento e valorização de resíduos sólidos urbanos. Dependendo das matérias-primas usadas no processo, os produtos podem ser considerados fertilizantes/corretivos orgânicos com utilidade agrícola. A Suldouro, Valorização e Tratamento de Resíduos Sólidos Urbanos, S.A., é responsável pela gestão, valorização, recuperação e destino final dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) produzidos em Vila Nova de Gaia e Santa Maria da Feira. Um dos processos do sistema de gestão é a valorização orgânica, que através da compostagem dos resíduos biodegradáveis origina um corretivo orgânico, denominado comercialmente de Agrovida. O objetivo deste trabalho foi caracterizar o composto produzido na Suldouro através da análise de alguns metais, nomeadamente cobre, zinco e chumbo, pois o seu teor condiciona a classe em que o composto está inserido, e da avaliação da razão C/N, visto ser um parâmetro importante para o desenvolvimento dos microrganismos. Um outro objetivo foi a determinação do tempo ótimo de compostagem, através da avaliação da temperatura máxima, recorrendo ao teste de auto-aquecimento usando vasos de Dewar. O estudo da presença de chumbo não chegou a ser realizado, pois a sua concentração era muito baixa (da ordem dos ppb), ou seja, não era limitativa para a utilização do composto. Quanto à análise de cobre e zinco no composto verificou-se que era necessário fazer alterações no processo, no sentido de reduzir estes valores, tanto a nível da qualidade dos resíduos usados como matéria-prima como a nível da limpeza, essencial depois das operações de manutenção aos pulpers. Em relação à razão C/N esta apresenta valores muito elevados, ou seja, uma quantidade de azoto total muito baixa, indicativa de que seria necessário acrescentar, no início do processo, resíduos mais ricos em azoto. A análise do teste de auto-aquecimento indica que o tempo necessário para a estabilização e maturação das pilhas de compostagem é superior a 3 meses. Assim, sugerem-se melhorias a nível da qualidade do resíduo, tentando incluir resíduos mais facilmente biodegradáveis, uma redução da altura da pilha proporcionando um melhor arejamento ou em alternativa proceder periodicamente ao seu revolvimento como complemento à insuflação de ar. Para concluir, neste trabalho foi realizada uma pesquisa sobre processos de valorização energética, alternativas potenciais à valorização orgânica, tendo sido dado especial relevo a um dos processos, a carbonização hidrotérmica (HTC).

Discrimination of Brazilian propolis according to the seasoning using chemometrics and machine learning based on UV-Vis scanning data

Propolis is a chemically complex biomass produced by honeybees (Apis mellifera) from plant resins added of salivary enzymes, beeswax, and pollen. The biological activities described for propolis were also identified for donor plants resin, but a big challenge for the standardization of the chemical composition and biological effects of propolis remains on a better understanding of the influence of seasonality on the chemical constituents of that raw material. Since propolis quality depends, among other variables, on the local flora which is strongly influenced by (a)biotic factors over the seasons, to unravel the harvest season effect on the propolis chemical profile is an issue of recognized importance. For that, fast, cheap, and robust analytical techniques seem to be the best choice for large scale quality control processes in the most demanding markets, e.g., human health applications. For that, UV-Visible (UV-Vis) scanning spectrophotometry of hydroalcoholic extracts (HE) of seventy-three propolis samples, collected over the seasons in 2014 (summer, spring, autumn, and winter) and 2015 (summer and autumn) in Southern Brazil was adopted. Further machine learning and chemometrics techniques were applied to the UV-Vis dataset aiming to gain insights as to the seasonality effect on the claimed chemical heterogeneity of propolis samples determined by changes in the flora of the geographic region under study. Descriptive and classification models were built following a chemometric approach, i.e. principal component analysis (PCA) and hierarchical clustering analysis (HCA) supported by scripts written in the R language. The UV-Vis profiles associated with chemometric analysis allowed identifying a typical pattern in propolis samples collected in the summer. Importantly, the discrimination based on PCA could be improved by using the dataset of the fingerprint region of phenolic compounds ( = 280-400m), suggesting that besides the biological activities of those secondary metabolites, they also play a relevant role for the discrimination and classification of that complex matrix through bioinformatics tools. Finally, a series of machine learning approaches, e.g., partial least square-discriminant analysis (PLS-DA), k-Nearest Neighbors (kNN), and Decision Trees showed to be complementary to PCA and HCA, allowing to obtain relevant information as to the sample discrimination.

Controlo e gestão da produção no setor de corte térmico

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Desenvolvimento de um protótipo didático de uma máquina de corte de pedra por fio diamantado

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Harvest managements and cultural practices in sugarcane

The presence of trash from the mechanical harvest of green cane on sugarcane plantations promotes changes in the agricultural management, for example, in the mechanical cultural practices of ratoon cane in-between the rows and nitrogen (N) fertilization. The goal of this study was to evaluate the performance of sugarcane in different harvest systems, associated to the mechanical cultural practices in interrows and N rates. The study was carried out on a sugarcane plantation in Sales Oliveira, São Paulo, Brazil, with the sugarcane variety SP81-3250, on soil classified as Acrudox, in a randomized block design with split-split plots and four replications. The main treatments consisted of harvest systems (harvesting green cane or burnt cane), the secondary treatment consisted of the mechanical cultural practices in the interrows and the tertiary treatments were N rates (0, 30, 60, 90, 120 and 160 kg ha-1), using ammonium nitrate (33 % N) as N source. The harvest systems did not differ in sugarcane yield (tons of cane per hectare - TCH), but in burnt cane, the pol percent and total sugar recovery (TSR) were higher. This could be explained by the higher quantity of plant impurities in the harvested raw material in the system without burning, which reduces the processing quality. Mechanical cultural practices in the interrows after harvest had no effect on cane yield and sugar quality, indicating that this operation can be omitted in areas with mechanical harvesting. The application of N fertilizer at rates of 88 and 144 kg ha-1 N, respectively, increased stalk height and TCH quadratically to the highest values for these variables. For the sugar yield per hectare (in pol %), N fertilization induced a linear increase.

SWEET SORGHUM PERFORMANCE AFFECTED BY SOIL COMPACTION AND SOWING TIME AS A SECOND CROP IN THE BRAZILIAN CERRADO

ABSTRACT Increasing attention has recently been given to sweet sorghum as a renewable raw material for ethanol production, mainly because its cultivation can be fully mechanized. However, the intensive use of agricultural machinery causes soil structural degradation, especially when performed under inadequate conditions of soil moisture. The aims of this study were to evaluate the physical quality of aLatossolo Vermelho Distroférrico (Oxisol) under compaction and its components on sweet sorghum yield forsecond cropsowing in the Brazilian Cerrado (Brazilian tropical savanna). The experiment was conducted in a randomized block design, in a split plot arrangement, with four replications. Five levels of soil compaction were tested from the passing of a tractor at the following traffic intensities: 0 (absence of additional compaction), 1, 2, 7, and 15 passes over the same spot. The subplots consisted of three different sowing times of sweet sorghum during the off-season of 2013 (20/01, 17/02, and 16/03). Soil physical quality was measured through the least limiting water range (LLWR) and soil water limitation; crop yield and technological parameters were also measured. Monitoring of soil water contents indicated a reduction in the frequency of water content in the soil within the limits of the LLWR (Fwithin) as agricultural traffic increased (T0 = T1 = T2>T7>T15), and crop yield is directly associated with soil water content. The crop sown in January had higher industrial quality; however, there was stalk yield reduction when bulk density was greater than 1.26 Mg m-3, with a maximum yield of 50 Mg ha-1 in this sowing time. Cultivation of sweet sorghum as a second crop is a promising alternative, but care should be taken in cultivation under conditions of pronounced climatic risks, due to low stalk yield.

Sormijatketun rakennesahatavaran lujuuteen vaikuttavat tekijät puun jatkojalostuksessa

Diplomityö tehtiin Stora Enson Kiteen sahalla, tuotantokäytössä olevaa sormijatkoslinjaa tutkien. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää raaka-aineen keskikosteuden, kosteusgradientin, mitallistamishöyläyksen ja liitettävien aihioiden pituuden vaikutus jatketun tuotteen laatuun. Koekappaleita valmistettiin viisi höylättyä ja viisi sahapintaista luokkaa. Luokat valmistettiin eripituisista aihioista, puolen metrin jaolla. Koekappaleiden taivutuslujuus mitattiin nelipistetaivutuksella, standardin EN 408 mukaan. Taivutuskokeen jälkeen kappaleista mitattiin keskikosteus ja sahattiin koepalat kosteusgradientin mittaamiseksi. Koekappaleita valmistettiin yhteensä 37.8 m3. Tutkimuksissa selvisi, että kappaleiden keskikosteuden ja taivutuslujuuden välillä vallitsee heikko positiivinen riippuvuus. Kosteusgradientin ja taivutuslujuuden välillä riippuvuus on selkeämpi, kosteusgradientin kasvaessa myös taivutuslujuus lisääntyy. Tämä selittyy kappaleiden tiheyden vaihtelulla. Tiheämpiin kappaleisiin jää kuivauksessa suurempi kosteusgradientti. Aihioiden mitallistaminen pienentää taivutuslujuuden hajontaa ja vähentää raaka-aineen mittaheittojen aiheuttamia häiriöitä tuotannossa. Aihionpituus vaikuttaa murtumatyyppien jakaumiin ja aihioiden kierouteen. Sopivin aihionpituus on tässä tapauksessa 0.8-1.0 m. Puolet kappaleista murtui liitoksen ulkopuolelta, useimmiten oksan kohdalta. Paras tapa parantaa kappaleiden lujuutta on lujuuslajitella raaka-aine.

Yrityksen suorituskyvyn mittaaminen hävikin hallinnassa makeisteollisuudessa

Yritysten toimintaympäristössä on tapahtunut viime vuosina suuria muutoksia ja niitä tapahtuu tulevaisuudessakin yhä nopeammassa tahdissa. Yritysten on kehitettävä suorituskykyään, jotta sidosryhmien tarpeet kyetään tyydyttämään. Suorituskyvyn kehittäminen perustuu mittaustuloksiin ja niistä tehtäviin johtopäätöksiin. Hävikin mittaaminen ja analysointi on osa yrityksen suorituskykyä. Mittarit, joita käytetään suorituskyvyn mittaamiseen, tulee olla luotettavia. Mittaustuloksia tulee pystyä hyödyntämään tehokkaasti. Makeisteollisuudessa hävikkimärät ovat jatkuvasti kasvaneet. Tämä oli heräte tälle tutkimukselle yrittää löytää paras tapa mitata hävikkiä. Toinen tavoite oli selvittää, kuinka olisi mahdollista vähentää hävikin syntymistä. Näiden tavoitteiden saavuttaminen vaati selvitystä, kuinka hävikkiä mitataan tänä päivänä, mistä hävikki syntyy ja kuinka siihen reagoidaan. Tutkimuksessa mukana olevassa yrityksessä on laaja valikoima erilaisia makeistuotteita, sokerimakeisia ja suklaatuotteita. Tähän tutkimukseen valittiin saman tyyppiset valmistuslinjat jokaiselta tehtaalta. Näiltä linjoilta valittiin tutkittavaksi kaksi erilaista tuotetta. Tämän tutkimuksen tulos oli, että hävikkiä käsitellään jamitataan hyvin eri tavalla jokaisella tehtaalla. Hävikkiä mitataan juuri, kutenkirjallisuudessa on mainittu verraten myyntiin tai valmistettuihin kiloihin. Näin ollen ei ollut tarvetta muuttaa mittausmenetelmää, joka oli tutkimuksen päätavoite. Tärkeintä oli löytää kohdat, joissa hävikkiä syntyy. Ajan puutteen vuoksiei ollut mahdollista selvittää kaikkia hävikin syntyyn vaikuttavia syitä tai paikkoja, joissa hävikkiä syntyy. Suurin syy hävikkiin on huono laatu. Tähän syynäon osaamisen ja koulutuksen puute. Syynä hävikin syntyyn voi olla myös raaka-aineissa tai resepteissä. Tässä tutkimuksessa käytettiin Bill Crosbyn kirjaa 'Laatu on ilmaista'. Kirjassa käsitellään -14 kohdan ohjelmaa', joka voisi olla hyvä ohjelma nostaa tuotteiden laatutasoa myös tutkimuksessa mukana olevassa yrityksessä.On tärkeää tarkentaa säännöt, kuinka kirjataan hävikkiä, tarkistaa reseptit ja koulutuksen avulla nostaa osaamisen tasoa. Tällaiselle projektille täytyy olla koko organisaation ja ylimmän johdon tuki. Kaikki ne miljoonat eurot, jotka heitetään pois, voisivat olla tuloksessa. Se ei tapahdu yhdessä yössä, vaan vaatiijatkuvaa työtä tavoitteen saavuttamiseen.

Harvennusmännyn soveltuvuus liimalevyn raaka-aineeksi

Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää harvennusmännynsoveltuvuutta liimalevyn raaka-aineeksi. Lähtökohtana olivat myös väittämät, joiden mukaan mustat oksat ja sydänpuun kiemurtelu aiheuttavat laatuongelmia harvennusmännyn tyviosassa. Tutkimuksen teoreettisessa viitekehyksessä kuvattiin puun koko jalostusketju raaka-aineesta lopputuotteeksi sisältäen kuvaukset harvennuspuun raaka-aineominaisuuksista, sahauksesta ja kuivauksesta sekä liimalevyn valmistuksesta. Tutkimusongelman selvittämiseksi laskettiin leimikosta lankeavan harvennuspuun kokonaiskertymä ja liimalevyn valmistukseen soveltuvan sahatavaran saanto ja laatu sekä niihin vaikuttavat tekijät tuotannon eri vaiheissa. Tutkimustulosten mukaan harvennushakkuun kokonaiskertymästä sahaukseen kelpaavaa raaka-ainetta oli noin puolet. Sahaukseen kelpaamattomien runkojen yleisimmät vikaisuudet olivat muotoviat. Sahauksen keskimääräinen käyttösuhde oli 2,31 k-m3/m3 . Liimalevyn valmistukseen kelpaavaa sahatavaraasaatiin 81,97 %. Liimalevyn valmistukseen kelpaamattomien sahatavarakappaleidensuurimmat vikaisuudet olivat halkeamat ja sydänjuovan kiemurtelu. Mustat oksat olivat pieniä eivätkä ne aiheuttaneet laadun alenemisia harvennuspuun tyviosassa. Tutkimuksen perusteella voidaan tehdä johtopäätös, jonka mukaan harvennusmäntysoveltuu hyvin+ liimalevyn raaka-aineeksi.