DEQUI
2019 /1
VERIFICAÇÃO DO DESEMPENHO DE UM SEPARADOR GÁS-SÓLIDO, ATRAVÉS DA VARIAÇÃO DE SUA GEOMETRIA, COM A UTILIZAÇÃO DA FERRAMENTA DE CFD EM 3
Equipe integrante: Aderjane Ferreira Lacerda¹; Reimar Lourenço¹; Debora Morais da SIlva²; Gabriel Dias Ramos².
¹Professor (a) do Departamento de Engenharia Quimica, da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Aluno (a) de Graduação em Engenharia de Química da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: Aderjane Ferreira Lacerda -
A busca por desenvolvimento exige tomadas de decisões e para isto é necessário uma avaliação detalhada das alternativas disponíveis para minimizar os possíveis riscos. Desta forma, a simulação computacional vem conquistando espaço nas indústrias proporcionando ganho de eficiência nos processos e redução de custos. Outras vantagens da realização de simulações para avaliações de projetos são dimensionamento de capacidade, identificação de gargalos, avaliação de mudanças e otimização.[1]
A modelagem de sistemas ou simulação de processos permite a caracterização de um sistema real. A partir de um modelo computacional são realizados experimentos que objetivam compreender o desempenho e traçar estratégias. Por meio dos estudos e avaliações obtem-se o comportamento geral do sistema real.[2]
Os ciclones são equipamentos bastante utilizados nas indústrias e proporcionam a separação gás-sólido. São constituídos basicamente de uma parte cilíndrica acoplada a uma parte cônica. Uma mistura é injetada tangencialmente com determinada velocidade provocando um vortex descendente. As partículas acabam
sendo lançadas para a parede, perdem a velocidade e caem para o fundo do equipamento. O gás, por sua vez, tornará em um vortex ascendente central para o topo do equipamento em que também será coletado.[3]
Os separadores ciclônicos possuem diversas aplicações, dentre elas estão remoção de partículas, reator químico, trocador de calor, secagem de materiais granulares e combustão de óleo. As vantagens de sua utilização são baixo custo de operação, fácil manutenção, possibilidade de altas temperatura e pressão [4].
Desta forma para se obter um estudo mais detalhado sobre este equipamento, recentemente muitas pesquisas estão sendo realizadas utilizando a fluidodinâmica computacional, para um melhor entendimento e otimização deste separador gás- sólido.
Palavras-chave: separador gás-sólido, simulação, eficiência.
Referências:
[1} RAMIREZ, M. V. Simulação da Perda de Carga e da Eficiência de Coleta em Ciclones através da Fluidodinâmica Computacional (CFD). Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2009.
[2] CARVALHO, T.A. Otimização de Ciclone para a Pré-Separação de Areia na Produção de Petróleo. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2008.
[3] CREMASCO, M. A. Operações Unitárias em Sistemas Particulados e Fluidomecânicos. São Paulo: Blucher, 2012.
[4] SILVA, M. K. Estudo de Modelagem Numérica Tridimensional de Ciclones do Tipo Lapple para Separação gás-sólido. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2006.
2018
/2
Estudo de sistemas poliméricos mediante modelagem estocástica. Copolímeros e homopolímeros de cadeia linear
2018
/1
Equipe integrante: Jorge David Alguiar Bellido¹; Matheus Dias de Carvalho²; Ricardo de Carvalho Falcão³; Gabriel Batista Figueiredo³'.
¹Professor do Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de São João Del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Aluno de Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de São João Del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
³Professor do Departamento de Física e Matemática da Universidade Federal de São João Del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
³'Aluno de Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de São João Del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: jorgeb@ufsj.edu.br.
Polímeros são macromoléculas constituídas pela ligação covalente entre unidades estruturais menores, denominadas monômeros (Odian, 2004). Estas unidades são moléculas de baixo peso molecular e que se ligam durante a reação de polimerização. O essencial ao desenvolver novos compostos é o conhecimento das suas propriedades, assim analisa-se a eficiência deste em determinada aplicação e consequentemente sua viabilidade (Florenzano, 2008). Similarmente, nos produtos poliméricos o objetivo é a determinação completa da microestrutura das cadeias, definindo suas características macroscópicas. Como um polímero é um conjunto de diversas cadeias, as quais possuem tamanho, sequências méricas e composições distintas, necessita-se da definição das funções de distribuição das propriedades das cadeias para definir o sistema de forma unívoca.
A modelagem estocástica de reações poliméricas é uma etapa que vem com o objetivo de minimizar despesas experimentais, onde se consegue definir a microestrutura de uma cadeia polimérica e conseguinte as propriedades do material. Para isto foram aplicados métodos estocásticos de Monte Carlo para simular a aleatoriedade das reações químicas, segundo a programação c++. O algoritmo criado determina sequência de meros, composição química e tamanho de cadeias para homopolímeros ou copolímeros de cadeia linear, também se determina a variação do número das moléculas envolvidas com o passar do tempo.
Palavras-chave: modelagem estocástica, polímeros, distribuições de probabilidade.
Referências:
1 FLORENZANO, FH, Perspectivas atuais para a obtenção controlada de polímeros e sua caracterização. Polímeros, v.18, p100-105, 2008.
2 ODIAN G, Principles of Polymerization, New York: John Wiley & Sons, 4ª ed., 2004.
Estudo das propriedades mecânicas e térmicas de compósitos de cápsulas de café formados com biomassa de moringa oleífera e casca de laranja
Equipe integrante: Cristiane Medina Finzi Quintão¹; Ana Paula Martins Moreira²; Kátia Monteito Novack³; Ana Claúdia Bernardes Silva³'.
¹Professora Doutora do Departamento de Química da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Aluna de Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
³Professora Doutora do Departamento de Química da Universidade Federal de Ouro Preto(UFOP), Ouro Preto(MG), Brasil.
³'Professora Doutora do Departamento de Química, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: paulinhaana04@hotmail.com.
Atualmente, a grande preocupação com o acúmulo de materiais descartáveis não biodegradáveis no meio ambiente tem sido objeto de estudo pela indústria alimentícia. Os plásticos são os principais materiais utilizados em embalagens para proteção dos alimentos e causam demasiado impacto ambiental (IHANKE, 2015). Portanto, a busca por alternativas para seu descarte tem sido cada vez maiores. As cápsulas de café expresso são fabricadas, em sua maioria, com o polipropileno, que segundo a revista online Ecológico (2014), pode demorar até 100 anos para ter sua completa degradação no meio ambiente. De acordo com a Associação Brasileira da Indústria de Café (ABIC), os consumidores optam por essa forma de café devido a sua praticidade. O resíduo plástico das cápsulas representam um problema ao meio ambiente devido ao seu descarte. O plástico residual poderia ser utilizado como matéria prima para a obtenção de novos produtos em sistemas de reciclagem. Material compósito é formado por dois ou mais materiais com a finalidade de fornecer um reforço em sua matriz proporcionando novas propriedades. O uso de materiais biodegradáveis surgiu como uma forma de substituir os compósitos que utilizam polímeros convencionais e de reduzir o impacto ambiental causados pelo descarte rápido de produtos que são usualmente produzidos com estes materiais (AZEVEDO et al., 2016). Os materiais renováveis estão sendo bastante utilizados no desenvolvimento de compósitos, sendo as fibras vegetais as mais utilizadas como reforços (CALEGARI E OLIVEIRA, 2016). Este trabalho tem como objetivo produção de um compósito a base do plástico das cápsulas de café expresso com o resíduo sólido da extração da Moringa oleifera e com a casca da laranja. O resíduo da extração será considerado a biomassa da moringa e a parte branca da casca de laranja será a biomassa de laranja. As biomassas foram secas em estufa por 6 horas a temperatura que variaram entre 60°C e 80°C para depois serem trituradas até a granulometria de um pó. Os filmes produzidos em escala laboratorial segundo método casting foram preparados com 10%, 20% e 30% de fibra em massa de biomassa em presença de xilol e submetidos a testes de caracterização térmica e morfológica com resultados que indicam a boa interação entre os componentes da mistura.
Palavras-chave: compósitos, cápsulas de café, biodegradação, Moringa oleifera, casca da laranja.
Referências:
-
IHANKE, A. Filmes Biodegradáveis com propriedades funcionais produzidos a partir de resíduos industriais. 2015. 124f. Dissertação de Mestrado – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, 2015.
-
ABIC, 2015. Tendências no mercado de café- 2015. Disponível em: http://abic.com.br/src/uploads/2017/10/Euromonitor_Coffe-Market-Trends-in-Brazil_-Encafe-2015.pdf. Acesso em : 01/03/2018.
-
CALEGARI, E.; OLIVEIRA, B. Compósitos a partir de materiais de fontes renováveis como alternativa para o desenvolvimento de produtos. Sustentabilidade em debate, Brasília, v. 7, n. 1, p. 140-155, jan/abr 2016.
-
AZEVEDO,J.;VIANA, J.; CARVALHO, L.; CANEDO. E. Caracterização de compósitos obtidos a partir de polímero biodegradável e casca de arroz utilizando duas técnicas de processamento. Matéria (Rio J.), Rio de Janeiro , v. 21, n. 2, p. 391-406, Junho 2016.
2017
/2
Estudo da produção de energia elétrica a partir de uma célula de combustível microbiana
Equipe integrante: Diôgo Lima Oliveira¹; Gabriel Gonçalves Nogueira¹; Igor Andrade Figueiredo Souza¹; Maria Clara Batista¹; Daísa Carolina Alves¹; Masakazu Takaki Neto¹.
¹Aluno(a) de Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de São João Del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
Endereço para correspondência: diogotur13@hotmail.com.
As células combustíveis microbianas (CCM’s), uma tecnologia emergente de energia sustentável, são biorreatores nos quais convertem diretamente energia química da matéria orgânica em energia elétrica, utilizando o metabolismo de bactérias eletroquimicamente ativas. Visando melhor desempenho das CCM’s, o presente trabalho procurou avaliar a difusividade de prótons e oxigênio através de membranas de microfiltração e látex. Além disso, foram realizados experimentos-testes para a construção do modelo proposto inovador de CCM com câmara única. Na câmara anódica foi instalado um eletrodo de grafite, enquanto na câmera catódica foi instalado um eletrodo de aço. Além da geração de potencial, esses sistemas são aplicados para o tratamento de efluentes com alta carga poluidora. Uma importante observação feita por este trabalho, foi que o volume de efluente em uma CCM não é uma variável de grande importância quando comparada com a área do anodo. O valor máximo de geração de potencial foi de 255,0 mV. A baixa geração de potencial pode ser explicada por diversos fatores. No entanto, é notório observar que as CCM’s são sistemas que devem ser estudados, pois são uma tecnologia promissora para tratamento de efluentes e geração de energia.
Palavras-chave: Engenharia química, CCM, energia, sustentabilidade, célula de combustível microbiana.
2017
/1
Multivariate Normal Boundary Intersection based on rotated factor scores: A multiobjective optimization method for methyl orange treatment
Equipe integrante: Fabiano Luiz Naves¹; Taynara Incerti de Paula²; Pedro Paulo Balestrassi²; Washington Luis Moreira Braga²; Rapinder Singh Sawhney³; Anderson Paulo de Paiva².
¹Professor do Departamento de Engenharia Química e Estatística da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Ouro Branco (MG), Brasil.
²Colaboradores da Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI), Itajubá (MG), Brasil.
³Colaborador da The University of Tennessee at Knoxville, Knoxville (TS), Estados Unidos.
Endereço para correspondência: fabianonavesengenheiro@ufsj.edu.br.
Este trabalho apresenta a otimização multiobjetiva do tratamento de uma solução de alaranjado de metila com ozônio utilizando Normal Boundary Intersection e superfície de resposta e método dos componentes principais através de scores de fatores rotacionados pelo método varimax, para o valor esperado E [f (x)] e variância de predição Var [f (x)] de remoção de corante (Y1) e a remoção da demanda química de oxigênio (Y2). A inovação e a principal contribuição deste trabalho consistem na construção de espaço bidimensional da fronteira de Pareto convexa por score de fatores rotacionados. Quando as respostas são altamente correlacionadas o sentido da fronteira é invertido, e esta correlação deve ser removida através de análise fatorial com rotação varimax, o que acontece nos casos de Y1 e Y2. Assim sendo, os resultados de otimização mostraram uma remoção máxima de corante de 94,1% ± 4,3 com a respectiva remoção química de demanda de oxigênio de 88,4% ± 5,3. Portanto, a construção de modelos e otimização aplicado a problemas de tratamento de efluentes, vão sempre gerar um problema de média e variância, que devem ser otimizados simultaneamente, o que pode promover um ganho em processos industriais, que alcançam valores esperados elevados de remoção de carga orgânica, porém com uma instabilidade no processo.
Palavras-chave: principal component factor analysis, normal boundary intersection, pareto frontier, methyl orange treatment.
Publicações: http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.12.092