Chemical Reactors. Problem 1: A simple ODE (chaos in the atmosphere) (2011-2012 Course)

Wording of problem 1: A simple ODE (chaos in the atmosphere).

Chemical Reactors. Problem 2: Constant pressure adiabatic stirred batch reactor with variable heat capacities (2011-2012 Course)

Wording of problem 2 (week 3, 17/10/11).

Chemical Reactors. Problem 2: Constant pressure adiabatic stirred batch reactor with variable heat capacities. Solution (2011-2012 Course)

Chemical Reaction Engineering. Course 2011-12. Solution of problem 2: constant pressure adiabatic stirred batch reactor with variable heat capacities.

Chemical Reactors. Problem 3: Isothermal plug flow reactor with multiple reactions (2011-2012 Course)

Wording of problem 3: Isothermal plug flow reactor with multiple reactions.

Bioaumento aplicado ao controlo dos níveis de amoníaco em aviários

Este projecto teve como principal objectivo desenvolver um estudo à escala real e laboratorial com o intuito de testar a viabilidade da suspensão biológica comercial JASS para minorar o problema da ocorrência de elevadas concentrações de amoníaco atmosférico no interior dos aviários. Pretendeu-se, assim, estudar a vantagem da utilização de microrganismos com capacidade de degradar o amoníaco ou inibir a sua formação, fixando os compostos azotados na cama de aviário e reduzindo a sua emissão atmosférica. Para o efeito, realizaram-se diversos ensaios à escala laboratorial e real numa instalação industrial, de forma a testar a eficácia da suspensão biológica. Os ensaios laboratoriais consistiram na determinação da influência da aplicação da suspensão biológica na libertação de amoníaco em cama de aviário colocada em reactor fechado ou aberto e numa coluna que permitiu a quantificação do fluxo de amoníaco libertado a diferentes cotas. Noutro conjunto de experiências, procurou-se estudar a caracterização da suspensão biológica essencialmente por técnicas de coloração e de ensaios bioquímicos. Finalmente, avaliou-se a eficácia da suspensão na inibição da transformação da ureia pela enzima urease produzida pelo microrganismo Proteus vulgaris. Os ensaios à escala real decorreram nas instalações de Leiria da Ovopor - Agro-Pecuária dos Milagres, S.A., com uma área de 12500m2. Realizaram-se ensaios em dois ciclos de criação, um com 30970 pintos em que não foi aplicada a suspensão em estudo e outro com 28470 pintos onde foi feita a aplicação da suspensão, como forma de validar as vantagens de aplicação do produto desenvolvido. Durante estes ensaios foi feita a monitorização das condições ambientais, da concentração e do caudal mássico de amoníaco amostrado, bem como de alguns parâmetros caracterizadores da produtividade, como sejam o peso dos animais e a mortalidade. Apesar de não ter sido possível tirar conclusões esclarecedoras quanto à eficiência da suspensão nos estudos comparativos à escala laboratorial, quer nos ensaios em reactor fechado, quer com circulação de ar, observou-se uma redução da emissão de amoníaco de cerca de 13% no estudo da determinação do fluxo de amoníaco a diferentes cotas nas experiências em que se usou a mesma cama de aviário (redução do fluxo mássico total de 32,67 mgNH3/ (m2.h) para 30,68 mgNH3/ (m2.h). Relativamente ao ensaio de campo na recria da Ovopor verificou-se uma clara redução na emissão de amoníaco na segunda campanha, redução essa que foi particularmente relevante nas primeiras quatro semanas de criação, que correspondem ao período em que as condições de ambas as campanhas são praticamente iguais, uma vez que não se promove a ventilação da sala de recria. Constatou-se ainda que os valores mais elevados de amoníaco atmosférico registados foram de 8,2 e 4,8 ppm na 1ª e 2ª campanhas, respectivamente, que correspondem a valores claramente abaixo do valor máximo admissível previsto na legislação nacional (20ppm). Quanto à composição da suspensão biológica JASS verificou-se que é essencialmente composta por esporos de Bacillus sp. e que a germinação destes esporos é favorecida quando a suspensão é diluída. Por fim, através do estudo em meio de cultura com composição controlada, em que foi feita a avaliação da capacidade da suspensão biológica estudada inibir o processo de formação de amoníaco, confirmou-se que esta inibiu a actividade da enzima urease produzida pelo microorganismo Proteus vulgaris e, consequentemente, houve uma redução de cerca de 47% na capacidade de formação de amoníaco comparando o desempenho dos dois reactores aos quais foram adicionados este microrganismo. Em suma, pode-se pois concluir que, com excepção dos resultados dos estudos de determinação do amoníaco libertado realizados à escala laboratorial, todas as restantes experiências indiciam que a suspensão JASS estudada tem capacidade para inibir a formação de amoníaco e, consequentemente, a sua libertação, provando a utilidade do produto na melhoria das condições ambientais dos aviários.

Diseño y optimización de un aplanador de flujo neutrónico para dopaje de silicio en el Reactor RA-10.

El reactor multipropósito RA-10 que se construirá en Ezeiza tiene como objetivo principal aumentar la producción de radioisótopos destinados al diagnóstico de enfermedades; adicionalmente el proyecto RA-10 permitirá ofrecer al sistema científico-tecnológico oportunidades de investigación, desarrollo y producción. Entre ellas se contará con una facilidad de dopaje de silicio a través de transmutación neutrónica para producir material semiconductor. La principal ventaja de esta técnica de fabricación es que se obtiene el semiconductor más homogéneamente dopado del mercado. Esto se logra irradiando a la pieza con un flujo neutrónico axialmente uniforme. La uniformidad axial se obtiene diseñando un aplanador de flujo que consiste en un conjunto de anillos de acero de diferentes espesores para lograr aplanar el perfil de flujo neutrónico que irradia al silicio. El objetivo de este trabajo es diseñar e implementar un algoritmo que permita calcular los espesores óptimos de acero de forma tal de modificar el perfil de flujo neutrónico que se genera en el núcleo para uniformizarlo lo más posible. Se proponen y evalúan mejoras para incrementar el valor del flujo neutrónico al cual se uniformiza. Posteriormente se evalúan los tiempos necesarios para obtener diferentes resistividades objetivo y se realizan cálculos de activación neutrónica para determinar los tiempos de decaimiento necesarios para cumplir los límites de actividad requeridos. Se realizan además cálculos de calentamiento para determinar la potencia que se debe disipar para refrigerar la facilidad.

Modelado detallado de una central nuclear CANDU con CITVAP.

La línea de cálculo de INVAP consiste principalmente de los códigos CONDOR y CITVAP. Este último es la versión mejorada del código CITATION II que resuelve la ecuación de difusión neutrónica multigrupo por el método de diferencias finitas. CITVAP es ampliamente usado para estudiar reactores de investigación y reactores de potencia tales como PWR, BWR, VVER y últimamente se implemento nuevas funciones para estudiar una central PHWR tipo Atucha. Siguiendo con la línea de reactores PHWR, en este trabajo se estudian las capacidades y deficiencias del código de núcleo CITVAP para modelar una central nuclear tipo CANDU. Se plantean mejoras a realizar para un manejo mas eficiente desde el punto de vista del usuario, tanto de la gestión de combustibles, movimientos de barras de control y zonas líquidas como mejoras en el modelo termohidraulico. La metodología consiste en validar la línea de cálculo de INVAP, contrastando los resultados con el benchmark IAEA-tecdoc-887. El proceso de validación consiste en cálculos de celda en dos y tres dimensiones usando los códigos CONDOR y SERPENT respectivamente, obtención de secciones eficaces macroscópicas en función del quemado y cálculos de núcleo para distintas configuraciones de los dispositivos de control usando un núcleo fresco y una distribución de quemado en equilibrio. Se analizan las dificultades que se presentan al modelar el núcleo con las capacidades actuales del código y se plantean posibles soluciones a implementar. Para un estudio completo de un reactor CANDU, se estudian tres de la características distintivas de este tipo de reactor: la termohidraulica, la gestión de combustibles y los dispositivos de control de reactividad, distribución de potencia y apagado.

Sistema avanzado de alarmas para el reactor RA6.

Los sistemas de alarmas constituyen un elemento clave en las plantas modernas de procesos industriales. A lo largo de los años, los mismos han ido evolucionando de la mano del importante desarrollo en la industria del software, para pasar de ser simples paneles de anunciación y lámparas cableadas hasta complejos sistemas inteligentes que asisten al operador en sus funciones de operación. En el desarrollo de este trabajo se planteó diseñar un Sistema Avanzado de Alarmas para el Reactor Nuclear de Investigación RA6 contemplando las nuevas tecnologías existentes para incorporar mejoras a la actual sala de control. Para ello se trabajó siguiendo la metodología propuesta por la guía de diseño de sistemas de alarmas ANSI / ISA- SP-18. Para asistir al diseño y la verificación del sistema se utilizó un modelo termohidráulico de la planta desarrollado en Matlab/Simulink. Entre las nuevas herramientas incorporadas en el prototipo final obtenido se pueden mencionar: creación de archivos históricos, asignación de prioridades, supresiones de alarmas según estado operativo, filtrado y agrupamiento de alarmas.