Morphological and structural characterization of CrO2/Cr2O3 films grown by laser-CVD

This work reports on the synthesis of chromium (III, IV) oxides films by KrF laser-assisted CVD. Films were deposited onto sapphire substrates at room temperature by the photodissociation of Cr(CO)(6) in dynamic atmospheres containing oxygen and argon. A study of the processing parameters has shown that partial pressure ratio Of O-2 to Cr(CO)(6) and laser fluence are the prominent parameters that have to be accurately controlled in order to co-deposit both the crystalline oxide phases. Films consistent with such a two-phase system were synthesised for a laser fluence of 75 mJ cm(-2) and a partial pressure ratio of about 1. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

The condensation and ordering of models of empty liquids

We consider a simple model consisting of particles with four bonding sites ("patches"), two of type A and two of type B, on the square lattice, and investigate its global phase behavior by simulations and theory. We set the interaction between B patches to zero and calculate the phase diagram as the ratio between the AB and the AA interactions, epsilon(AB)*, varies. In line with previous work, on three-dimensional off-lattice models, we show that the liquid-vapor phase diagram exhibits a re-entrant or "pinched" shape for the same range of epsilon(AB)*, suggesting that the ratio of the energy scales - and the corresponding empty fluid regime - is independent of the dimensionality of the system and of the lattice structure. In addition, the model exhibits an order-disorder transition that is ferromagnetic in the re-entrant regime. The use of low-dimensional lattice models allows the simulation of sufficiently large systems to establish the nature of the liquid-vapor critical points and to describe the structure of the liquid phase in the empty fluid regime, where the size of the "voids" increases as the temperature decreases. We have found that the liquid-vapor critical point is in the 2D Ising universality class, with a scaling region that decreases rapidly as the temperature decreases. The results of simulations and theoretical analysis suggest that the line of order-disorder transitions intersects the condensation line at a multi-critical point at zero temperature and density, for patchy particle models with a re-entrant, empty fluid, regime. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3657406]

Impermeabilização e isolamento térmico de coberturas em terraço, sistemas construtivos e patologias

O texto desenvolvido nos capítulos seguintes apresenta-se dividido em 6 partes: O Capítulo 1 contém a introdução ao tema do trabalho apresentado, bem como os seus objectivos. No Capítulo 2 faz-se a apresentação dos tipos de coberturas em terraço, classificandoas de acordo com a sua utilização, os materiais utilizados e os métodos de construção, incluindo o posicionamento das camadas. São referidos ainda os requisitos funcionais da cobertura e apresentadas as soluções construtivas mais frequentes. Seguidamente, no Capítulo 3, descrevem-se as propriedades químicas, físicas e mecânicas dos materiais utilizados como isolamento térmico, salientando-se ainda a natureza e origem das matérias primas e os modos de produção e aplicação. São também referidas as exigências de qualidade, de acordo com os critérios da UEAtc (Union Européenne pour l'Agrément technique dans la construction). Faz-se ainda neste capítulo uma análise ao fenómeno da condensação resultante da presença do vapor de água no interior dos edifícios, sendo que este é a principal causa do aparecimento de variadas patologias nos edifícios. É assim analisado um leque de soluções correntes de isolamento térmico e seu comportamento em presença da humidade, resultante das actividades realizadas no interior dos compartimentos. Refere-se também a importância da inércia higroscópica dos revestimentos, na redução da humidade relativa interior. No Capítulo 4, procede-se à descrição dos vários métodos de classificação de sistemas de impermeabilização, indicam-se os materiais mais vulgarmente usados na impermeabilização e referem-se as soluções construtivas nos pontos singulares da cobertura. Posteriormente, no Capítulo 5 é feita uma apresentação das causas e tipos de anomalias que conduzem à presença de humidade, provocada por infiltração de água ou por condensação, em superfície corrente e pontos singulares. No Capítulo 6, são apresentadas de uma forma sucinta os factores determinantes a um bom funcionamento de uma cobertura em terraço, ao nível do projecto, construção e utilização. São, ainda, deixadas algumas sugestões que poderão levar ao desenvolvimento de trabalhos complementares do ora apresentado.

Patching up dipoles: can dipolar particles be viewed as patchy colloids?

We investigate whether the liquid-vapour phase transition of strongly dipolar fluids can be understood using a model of patchy colloids. These consist of hard spherical particles with three short-ranged attractive sites (patches) on their surfaces. Two of the patches are of type A and one is of type B. Patches A on a particle may bond either to a patch A or to a patch B on another particle. Formation of an AA (AB) bond lowers the energy by epsilon AA (epsilon AB). In the limit [image omitted], this patchy model exhibits condensation driven by AB-bonds (Y-junctions). Y-junctions are also present in low-density, strongly dipolar fluids, and have been conjectured to play a key role in determining their critical behaviour. We map the dipolar Yukawa hard-sphere (DYHS) fluid onto this 2A + 1B patchy model by requiring that the latter reproduce the correct DYHS critical point as a function of the isotropic interaction strength epsilon Y. This is achieved for sensible values of epsilon AB and the bond volumes. Results for the internal energy and the particle coordination number are in qualitative agreement with simulations of DYHSs. Finally, by taking the limit [image omitted], we arrive at a new estimate for the critical point of the dipolar hard-sphere fluid, which agrees with extrapolations from simulation.

Solubility of Ethene in Water and in a Medium for the Cultivation of a Bacterial Strain

The solubility of ethene in water and in the fermentation medium of Xanthobacter Py(2) was determined with a Ben-Naim-Baer type apparatus. The solubility measurements were carried out in the temperature range of (293.15 to 323.15) K and at atmospheric pressure with a precision of about +/- 0.3 %. The Ostwald coefficients, the mole fractions of the dissolved ethene, at the gas partial pressure of 101.325 kPa, and the Henry coefficients, at the water vapor pressure, were calculated using accurate thermodynamic relations. A comparison between the solubility of ethene in water and in the cultivation medium has shown that this gas is about 2.4 % more soluble in pure water. On the other hand, from the solubility temperature dependence, the Gibbs energy, enthalpy, and entropy changes for the process of transferring the solute from the gaseous phase to the liquid solutions were also determined. Moreover, the perturbed-chain statistical associating fluid theory equation of state (PC-SAFT EOS) model was used for the prediction of the solubility of ethene in water. New parameters, k(ij), are proposed for this system, and it was found that using a ky temperature-dependent PC-SAFT EOS describes more accurately the behavior solubilities of ethene in water at 101.325 kPa, improving the deviations to 1 %.

Three-dimensional patchy lattice model for empty fluids

The phase diagram of a simple model with two patches of type A and ten patches of type B (2A10B) on the face centred cubic lattice has been calculated by simulations and theory. Assuming that there is no interaction between the B patches the behavior of the system can be described in terms of the ratio of the AB and AA interactions, r. Our results show that, similarly to what happens for related off-lattice and two-dimensional lattice models, the liquid-vapor phase equilibria exhibit reentrant behavior for some values of the interaction parameters. However, for the model studied here the liquid-vapor phase equilibria occur for values of r lower than 1/3, a threshold value which was previously thought to be universal for 2AnB models. In addition, the theory predicts that below r = 1/3 (and above a new condensation threshold which is < 1/3) the reentrant liquid-vapor equilibria are so extreme that it exhibits a closed loop with a lower critical point, a very unusual behavior in single-component systems. An order-disorder transition is also observed at higher densities than the liquid-vapor equilibria, which shows that the liquid-vapor reentrancy occurs in an equilibrium region of the phase diagram. These findings may have implications in the understanding of the condensation of dipolar hard spheres given the analogy between that system and the 2AnB models considered here. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4771591]

Eficiência energética e a queima de combustíveis limpos

Mestrado em Engenharia Química

Hexanuclear and undecanuclear iron(III) carboxylates as catalyst precursors for cyclohexane oxidation

Two multinuclear complexes [Fe-6(mu(3)-O)(2)(mu(4)-O-2)L-10(OAc)(2)(H2O)(2)]center dot 2.625Et(2)O center dot 2.375H(2)O (1) and [(Fe11Cl)-Cl-III-(mu(4)-O)(3)(mu(3)-O)(5)L-16(dmf)(2.5)(H2O)(0.5)]center dot Et2O center dot 1.25dmf center dot 3.8H(2)O (2), where HL = 3,4,5-trimethoxybenzoic acid and dmf = dimethylformamide, have been prepared from trinuclear iron(III) carboxylates via their structural rearrangement in dimethylformamide or diethyl ether-dimethylformamide 9:1, respectively, and slow vapor diffusion of diethyl ether into the reaction mixture. Both compounds have been characterized by X-ray diffraction, optical, Mossbauer spectroscopy, and magnetic measurements. Complex 1 possesses a hexanuclear ferric peroxido-dioxido {Fe-6(O-2)(O)(2)}(12+) core unit, which adopts a recliner conformation, while complex 2 contains an unprecedented {Fe11O8Cl}(16+) core, in which 9 ferric ions are six-coordinate and the remaining two are five-coordinate. Another structural feature of note of the undecanuclear core is the presence of a deformed cubane entity {Fe-4(mu(3)-O)(mu(4)-O)(3)}(4+). Both complexes act as catalyst precursors for the oxidation of cyclohexane to cyclohexanol and cyclohexanone with aqueous H2O2, in the presence of pyrazinecarboxylic acid. Remarkable TONs and TOFs (the latter mainly for 1) with concomitant quite good yields have been achieved under mild conditions. Moreover, 1 exhibits remarkably high activity in an exceptionally short reaction time (45 min), being unprecedented for any metal catalyzed alkane oxidation by H2O2. The catalytic reactions proceed via Fenton type chemistry.

Gaseificação de resíduos: uma alternativa de gestão de resíduos sólidos urbanos na Região Autónoma dos Açores

Dissertação de Mestrado, Ambiente, Saúde e Segurança, 18 de Fevereiro de 2011, Universidade dos Açores.

Biorremediação de solos contaminados com produtos petrolíferos

Mestrado em Engenharia Química. Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental.

Levantamento ambiental de uma indústria conserveira nos Açores

Dissertação de Mestrado em Ambiente, Saúde e Segurança.

Emissões de carbono: caracterização do perfil de emissões de gases de efeito de estufa associadas à Monteiro, Ribas - Embalagens Flexíveis, S.A.

A presente dissertação tem como principal objectivo estimar as emissões de carbono resultantes das actividades da Monteiro, Ribas- Embalagens Flexíveis, S.A. A realização do inventário de gases de efeito estufa permite que a Monteiro, Ribas- Embalagens Flexíveis, S.A, identifique quais as suas fontes emissoras e quantifique as emissões de gases de efeito estufa, permitindo criar estratégias de redução das mesmas. A elaboração do inventário foi fundamentada nas directrizes do Greenhouse Gas Protocol, obedecendo aos princípios de relevância, integrabilidade, consistência, transparência e exactidão. A metodologia adoptada utiliza factores de emissão documentados para efectuar o cálculo das emissões de gases de efeito de estufa (GEE). Estes factores são rácios que relacionam as emissões de GEE com dados de actividade específicos para cada fonte de emissão. Como emissões directas (âmbito 1), foram quantificadas as emissões provenientes do uso de gás natural nas caldeiras, consumo de vapor e de água quente, e as emissões do veículo comercial da empresa. Como emissões indirectas de âmbito 2, incluem-se as resultantes da electricidade consumida. As emissões indirectas estimadas de âmbito 3 referem-se, no caso em estudo, ao transporte de resíduos, ao deslocamento de funcionários para a empresa e às viagens de negócio. Face ao tipo de emissões identificadas, criou-se uma ferramenta de cálculo que contém todos os valores de factores de emissão que podem ser utilizados em função das características específicas dos dados de actividade relativos às várias fontes emissoras da Empresa. Esta ferramenta permitirá, no futuro, aperfeiçoar o cálculo das emissões, a partir de uma melhor sistematização da informação disponível. Com este trabalho também foi possível identificar a necessidade de recolher e organizar alguma informação complementar à já existente. O ano base considerado foi 2011. Os resultados obtidos mostram que, neste ano, as actividades da Monteiro, Ribas- Embalagens Flexíveis, S.A serão responsáveis pela emissão de 2968,6 toneladas de CO2e (dióxido de carbono equivalente). De acordo com a Decisão 2007/589/CE da Comissão de 18 de Julho de 2007 conclui-se que a Monteiro, Ribas Embalagens e Flexíveis S.A. se enquadra na categoria de instalações com baixo níveis de emissões pois as suas emissões médias anuais são inferiores a 25000 toneladas de CO2e. Conclui-se que a percentagem maior das emissões estimadas (50,7 %) é proveniente do consumo de electricidade (emissões indirectas, âmbito 2), seguida pelo consumo de gás natural (emissões directas) que representa 39,4% das emissões. Relacionando os resultados obtidos com a produção total da Monteiro, Ribas- Embalagens Flexíveis, S.A, em 2011, obtém-se o valor de 0,65 kg de CO2e por cada quilograma de produto final. Algumas das fontes emissoras identificadas não foram incorporadas no inventário da empresa, nomeadamente o transporte das matérias-primas e dos produtos. Isto deve-se ao facto de não ter sido possível compilar a informação necessária, em tempo útil. Apesar de se tratar de emissões indirectas de âmbito 3, consideradas opcionais, recomenda-se que num próximo trabalho deste tipo, essas emissões possam vir a ser quantificadas. As principais incertezas associadas às estimativas de emissão dizem respeito aos dados de actividade uma vez que foi a primeira vez que a empresa realizou um inventário de gases de efeito de estufa. Há informações mais específicas sobre os dados de actividade que a empresa dispõe e que poderá, de futuro, sistematizar de uma forma mais adequada para a sua utilização com este fim.

Diagnóstico energético da indústria de placas de borracha e optimização do sector de pintura

Cada vez mais a indústria tem vindo a sofrer algumas mudanças no seu processo produtivo. Hoje, mais que nunca, é preciso garantir que as instalações produtivas sejam o mais eficiente possível, procurando a racionalização de energia com um decrescimento dos custos. Deste modo o objectivo desta dissertação é o diagnóstico energético da fábrica de placas de borracha e a optimização do sector da pintura na empresa Monteiro Ribas. A realização de um diagnóstico energético, para a detecção de desperdícios de energia tem sido amplamente utilizada. A optimização irá prospectar potenciais de mudanças e aplicação de tecnologias de eficiência energética. Pretende-se deste modo travar o consumo energético sem que seja afectada a produção, já que a empresa é considerada consumidora intensiva de energia. Na empresa Monteiro Ribas há consumo de gás natural, de vapor e de energia eléctrica, sendo o vapor a forma de energia mais consumida, seguida da energia eléctrica e por fim, do gás natural nas proporções de 55%, 41% e 4%, respectivamente. A optimização feita permitiu estudar a influência de algumas variáveis, nos consumos anuais da energia, e assim apresentar propostas de melhoria. Uma das propostas analisadas foi a possibilidade de efectuar um isolamento térmico a algumas válvulas. Este isolamento conduziria a uma poupança de 79.263,4 kWh/ano. Propôs-se também a implementação de balastros electrónicos, que conduziria a uma diminuição em energia eléctrica de 29.509,92 kWh/ano. Relativamente às máquinas utilizadas no sector da pintura, verificou-se ser a estufa IRK 6, um dos equipamentos de grande consumo energético. Então analisou-se a influência da velocidade de circulação das placas de borracha através desta máquina, bem como a alteração da respectiva potência, pela diminuição do número de cassetes incorporados nesta estufa.

Produção de hidrogénio através da gasificação da biomassa

A procura de uma forma limpa de combustível, aliada à crescente instabilidade de preços dos combustíveis fósseis verificada nos mercados faz com que o hidrogénio se torne num combustível a considerar devido a não resultar qualquer produto poluente da sua queima e de se poder utilizar, por exemplo, desperdícios florestais cujo valor de mercado não está inflacionado por não pertencer à cadeia alimentar humana. Este trabalho tem como objetivo simular o processo de gasificação de biomassa para produção de hidrogénio utilizando um gasificador de leito fluidizado circulante. O oxigénio e vapor de água funcionam como agentes gasificantes. Para o efeito usou-se o simulador de processos químicos ASPEN Plus. A simulação desenvolvida compreende três etapas que ocorrem no interior do gasificador: pirólise, que foi simulada por um bloco RYIELD, combustão de parte dos compostos voláteis, simulada por um bloco RSTOIC e, por fim, as reações de oxidação e gasificação do carbonizado “char”, simuladas por um bloco RPLUG. Os valores de rendimento dos compostos após a pirólise, obtidos por uma correlação proposta por Gomez-Barea, et al. (2010), foram os seguintes: 20,33% “char”, 22,59% alcatrão, 36,90% monóxido de carbono, 16,05%m/m dióxido de carbono, 3,33% metano e 0,79% hidrogénio (% em massa). Como não foi possível encontrar valores da variação da composição do gás à saída do gasificador com a variação da temperatura, para o caso de vapor de água e oxigénio, optou-se por utilizar apenas vapor na simulação de forma a comparar os seus valores com os da literatura. Às temperaturas de 700, 770 e 820ºC, para um “steam-to-biomass ratio”, (SBR) igual a 0,5, os valores da percentagem molar de monóxido de carbono foram, respetivamente, 56,60%, 55,84% e 53,85%, os valores de hidrogénio foram, respetivamente, 17,83%, 18,25% e 19,31%, os valores de dióxido de carbono foram, respetivamente, 16,40%, 16,85% e 17,93% e os valores de metano foram, respetivamente, 9,00%, 8,95% e 8,83%. Os valores da composição à saída do gasificador, à temperatura de 820ºC, para um SBR de 0,5 foram: 53,85% de monóxido de carbono, 19,31% de hidrogénio, 17,93% de dióxido de carbono e 8,83% de metano (% em moles). Para um SBR de 0,7 a composição à saída foi de 54,45% de monóxido de carbono, 19,01% de hidrogénio, 17,59% de dióxido de carbono e 8,87% de metano. Por fim, quando SBR foi igual a 1 a composição do gás à saída foi de 55,08% de monóxido de carbono, 18,69% de hidrogénio, 17,24% de dióxido de carbono e 8,90% de metano. Os valores da composição obtidos através da simulação, para uma mistura de ar e vapor de água, ER igual a 0,26 e SBR igual a 1, foram: 34,00% de monóxido de carbono, 14,65% de hidrogénio, 45,81% de dióxido de carbono e 5,41% de metano. A simulação permitiu-nos ainda dimensionar o gasificador e determinar alguns parâmetros hidrodinâmicos do gasificador, considerando que a reação “water-gas shift” era a limitante, e que se pretendia obter uma conversão de 95%. A velocidade de operação do gasificador foi de 4,7m/s e a sua altura igual a 0,73m, para um diâmetro de 0,20m.

Modelação do aquecimento de água de uma indústria local por meio de energias renováveis e estudo da sua viabilidade económica

Dissertação de Mestrado, Engenharia e Gestão de Sistemas de Água, 12 de Outubro de 2015, Universidade dos Açores.