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Orientador: Nelson Carvalho Marcellino Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Educação Fisica Resumo: o presente estudo, uma combinação de pesquisas bibliográfica, documental e de campo, investigou as relações entre Extensão Universitária, Política Cultural e Lazer, tendo por base o Projeto de Ensino, Pesquisa e Extensão: Recreação Comunitária, desenvolvido a partir do Departamento de Estudos do Lazer, da Faculdade de Educação Física da UNICAMP. A interligação entre ensino, pesquisa e extensão no interior das universidades é um importante instrumento quando se objetiva redimensionar a própria ação da academia, visto que, paralelamente com outras medidas, poderão apontar para uma efetiva democratização do Ensino Superior em nosso país. Na UNICAMP porém, quando analisado seu Estatuto Geral, não se percebe uma clareza para designar o que se entende por extensão, nem para apresentar quais deveriam ser suas especificidades. Ao contrário disso, observa-se acentuada confusão da extensão com o ensino, em que a primeira aparece muitas vezes como apêndice do segundo. Além disso, a própria terminologia utilizada nos Estatutos Gerais da Universidade transparece uma postura assistencialista em relação aos possíveis grupos com que a universidade possa vir a trabalhar, em especial os menos favorecidos economicamente. Essa mesma realidade é encontrada com pouca variação nos documentos da Faculdade de Educação Física da UNlCAMP, e somente no Projeto Acadêmico do Departamento de Estudos do Lazer, pertencente a essa Faculdade, é que a extensão recebe um novo dimensionamento, sendo tratada de forma equânime em relação ao ensino e à pesquisa, além de enfatizar o papel desta a partir da perspectiva "não extensionista", de SA VIANI. O trabalho destaca que as ações de extensão podem também ser vistas como um embrião de políticas culturais, quando fomentam formas de intervenção na realidade cultural de uma determinada comunidade, considerando cultura no seu sentido mais amplo, enquanto produto e processo da ação humana, e que a possibilidade de fomento de uma política cultural através da extensão pode se dar, de forma privilegiada, no campo do lazer, a partir de faculdades de educação fisica. A pesquisa documental e de campo demonstraram a viabilidade do projeto "Recreação Comunitária" nesse sentido, destacando a validade da estratégia "Ação Comunitária", como alternativa operacional Abstract:The goal of this study is to investigate the relation between university extension, culture politics and teisure, !Tom the project of teaching, research and extension: Community Recreation, developed by Leisure Studies Department at Faculty of Physical Education UNICAMP. This study is characterized by a bibliography, documental and field research. The relation among teaching, research and extension inside the university is an important tool to re-signifying the academic activities, with others issues that could point to an effective democratization of college education in our country. However at UNICAMP general statute there isn't an explicit concept of university extension, as well as the specification of this activity. On the contrary we can observe an obscure relation between teaching and university extension terms, in which the first one is understood as an arm of the second one. Besides, we can find an assistance posture in the concept of university extension assumed at the UNICAMP general statute, especially with minorities groups, which are the focus of this kind of work. This context is almost the same as the one we founded in the documents ofthe Faculty ofPhysical Education at UNICAMP, and only in the Academic project at Leisure Studies Department we founded a different meaning for university extension. In this project, university extension is so important for the academic project as teaching and research, and the concept of university extension is based on "não extensionista" perspective of SA VIANI. This work highlighted that the extensions activities could be seeing as a seed of cultural politics, when it is a possibility of intervention in a cultural reality of certain community, considering culture in a wide meaning, as process and product of human interaction. And, also pointed the importance of faculty of physical education, especially leisure studies to develop culture politics through university extension. The documental and field researches show us the possibility of the project "Community recreation" in this sense, and also show us the viability of "Community action " as an operational alternative Mestrado Mestre em Educação Física

Orientador: Reginaldo Guirardello Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: Com a busca constante pelo Desenvolvimento Sustentável, os órgãos ambientais estão demandando uma maior atenção à contaminação de recursos hídricos, provenientes de águas residuárias. As águas residuárias podem ser provenientes de descartes domésticos, industriais ou ainda pluviais. Os compostos químicos causam danos à saúde e ao equilíbrio dos ecossistemas. Um caso particular e de interesse é o caso do BTEX (Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e os Xilenos), pois, estes compostos são solventes de uso industrial comum e são tóxicos à saúde humana, além de inviabilizarem a exploração de aqüíferos por eles contaminados. Nesta pesquisa, apresentamos uma configuração otimizada em termos de consumo energético e custo fixo para uma unidade de Air Stripping respeitando as restrições ambientais e operacionais, descrevendo e efetuando o projeto ótimo da unidade para a remoção de BTEX presente em águas residuárias, apresentando uma metodologia para elaboração de projetos de sistemas de tratamento, dimensionando bombas e sopradores, elaborando um projeto de colunas de pratos perfurados e estimando custos em plantas químicas. O modelo considerado nesta pesquisa foi desenvolvido por ALBUQUERQUE (2002). Para a simulação da unidade de Air Stripping, usamos o pacote computacional GAMS (General Algebric Modeling System), que é designado à construção e solução de modelos grandes e complexos de programação matemática. Para a otimização da unidade, trabalhamos com Programação Não Linear e Programação Mista Inteira Não - Linear, a fim de minimizar o impacto resultante do lançamento destes poluentes e sua dispersão no meio ambiente. Os resultados indicam a remoção dos contaminantes em grau satisfatório para a unidade, além de atingirem os objetivos propostos Abstract: With the constant search for the Sustainable Development, the ambient agencies are demanding bigger attention to contamination of resources hídricos, proceeding from residuary waters. The residuary waters can be proceeding from domestic, industrial or still pluvial discardings. Chemicals cause damages to the health and to the balance of ecosystems. A particular case of interest is the case of BTEX (Benzene, Toluene, Etilbenzene and the Xilenes), which are solvents of common industrial use and are toxic to the health human being, besides making impracticable the exploration of water-bearing or contaminated by them. In this research we present an optimal configuration in terms of energy consumption and fixed cost for a unit of Air Stripping, describing and effecting the excellent project of the unit for the present removal of BTEX in residuary waters, presenting a methodology for elaboration of projects of treatment systems, design bombs and puffers, elaborating a project of perforateed plate columns and estimating costs in chemical plants.The model considered in this research was developed by ALBUQUERQUE (2002). For the simulation of the unit of Air Stripping we use computational package GAMS (General Algebric Modeling System) that it is assigned to the construction and solution a complex models of mathematical programming. For the optimization of the unit we work with Non Linear Programming and Integer Mixed Non Linear Programming, in order to minimize the resultant impact of the launching of these pollutants and its dispersion in the environment. The results indicate remova I of the contaminates in satisfactory degree for the unit, besides reaching the objectives proposed in this work Mestrado Desenvolvimento de Processos Químicos Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Sávio Souza Venâncio Vianna, Roger Josef Zemp Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: A liberação de fluido denso em um ambiente com fluido menos denso sobre uma superfície gera uma estrutura de escoamento denominada corrente de gravidade, caracterizada por uma região de acúmulo de fluido denso na fronte, chamada de cabeça, seguida de uma camada densa estratificada chamada de cauda. A compreensão do mecanismo de mistura entre os dois fluidos é de grande importância, seja para entendimento da natureza, como também para aplicações de engenharia. Este trabalho tem como objetivo compreender o mecanismo de mistura e quantificar a taxa de diluição entre fluidos em correntes de gravidade. Neste trabalho, primeiramente realizou-se simulações numéricas de casos reais de dispersão de gás denso utilizando o pacote não comercial de fluido dinâmica computacional (CFD) OpenFOAM, especificamente o solver rhoReactingBuoyantFoam. Comparação dos resultados numéricos com dados experimentais demonstraram o potencial do software, também limitações quanto a acurácia relativo ao tempo (em casos transientes) e concentração de gás em regiões distantes do ponto de vazamento. Posteriormente, uma série de experimentos foi realizada, estes consistiram em gerar correntes de gravidade em laboratório por meio de liberação contínua de solução salina sobre uma superfície inclinada (5?) em um tanque preenchido com água. Corante alimentício foi usado para permitir a visualização e captura de imagens pela câmera Nikon D90. As imagens foram processadas utilizando o software MATLAB e a técnica de tenuação de luz foi aplicada para obtenção de distribuição de densidade dentro da estrutura de escoamento. Observou-se que existe mistura entre os fluidos em toda corrente de gravidade, próximo a fonte de liberação, cauda e cabeça. Cada uma dessas regiões foram estudadas separadamente e valores de diluição foram encontrados em função das propriedades do escoamento, com estes parâmetros, um modelo semi-empirico foi desenvolvido para previsão de volume da corrente de gravidade em função do tempo. Por último, simulação numérica dos experimentos foi realizada usando solvers do OpenFOAM com modelo compressível (rhoReactingBuoyantFoam) e incompressível (twoLiquidMixingFoam) utilizando abordagem RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes)... O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital Abstract: The release of dense fluid in an environment with less dense fluid on a surface generates a flow structure named a gravity current, caracterised a high region at the forehead, named head, followed by a stratified dense layer named tail. The understanding of the fluid mixing mechanism is of great importance, either for understanding nature as well as for engineering applications. This work aims to understand the mechanism of mixing and quantify the rate of dilution between fluids in gravity currents. In this work, firstly it was performed numerical simulations of real cases of dense gas dispersion using the noncommercial computational fluid dynamic (CFD) package OpenFOAM, specifically the rhoReactingBuoyantFoam solver. Comparison of numerical results with experimental data demonstrated the potential of the software, as well as limitations regarding the accuracy of time (in transient cases) and gas concentration in far field regions. Subsequently, a series of experiments were performed, these consisted of generating gravity currents in the laboratory by continuously pump saline solution on a sloped surface (5?) into a tank filled with water. Food dye was used to allow visualising and capturing of images by the Nikon D90 camera. The images were processed using MATLAB software and the light attenuation technique was applied to obtain density distribution within the flow structure. It has been observed that there is mixture between the fluids in all gravity current regions, near the source of release, tail and head. Each of these regions were studied separately and dilution values were obtained as a function of the flow properties. With these parameters, a semi-empirical model was developed to predict the volume of the gravity current as a function of time. Finally, numerical simulation of the experiments was performed using OpenFOAM solvers with compressible (rhoReactingBuoyantFoam) and incompressible (twoLiquidMixingFoam) models using RANS (Reynolds Averaged NavierStokes) approach... The abstract is available with the full electronic document Doutorado Engenharia Química Doutor em Engenharia Química CNPQ 140323/2013-9 CAPES 099999.006707/2015-07

Orientador: Adilson Pires Afonso Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: Este trabalho refere-se a avaliação do processo de destilação reativa para a produção de acetato de metila catalisada por ácido sulfúrico com o auxílio do software Aspen Plus® V.10. Este processo possui duas colunas de destilação, na coluna 01 ocorre a destilação reativa, e na coluna 02 ocorre a recuperação do catalisador homogêneo. Além de duas colunas, este processo possui um trocador de calor, responsável pela redução da temperatura da corrente do catalisador que retorna a coluna 01. Por se tratar de condições específicas em cada equipamento, o fluxograma do processo foi divido em três seções. Foram aplicados diferentes modelos termodinâmicos para cada seção. Foram avaliados os possíveis azeótropos presentes na mistura dos multicomponentes. Na Coluna 01, foram realizadas análises de sensibilidade para se averiguar a influência das variáveis sobre a conversão. As variáveis analisadas foram: as razão de refluxo, o número de estágios reativos, o número de estágios total, as localizações das alimentações, a razão do destilado e a variação da temperatura de entrada dos reagentes. Na coluna de destilação reativa foram necessários 28 estágios e a razão de refluxo de 1,8 , obtendo da corrente do destilado o produto acetato de metila a 99,63% de pureza e a carga térmica do refeverdor de 1195,98 kW. O processo obteve maior pureza de seus produtos dentro das condições limitantes. Os resultados obtidos foram comparados com os da literatura e os resultados foram satisfatórios. Na Coluna 02, através da avaliação das variáveis (número de estágios, razão de refluxo e localização de alimentação) determinou-se as condições de operação Abstract: This work refers to the evaluation of the reactive distillation process for the production of methyl acetate catalyzed by sulfuric acid with the aid of the Aspen Plus® V.10 software. This process has two distillation columns, in column 01 there is reactive distillation, and in column 02 there is the recovery of the homogeneous catalyst. In addition to two columns, this process has a heat exchanger, responsible for reducing the temperature of the catalyst, current that returns to column 01. As these are specific conditions in each equipment, the process flowchart was divided into three sections. Different thermodynamic models were applied to each section. Possible azeotropes in the multicomponent mixture were evaluated. In Column 01, sensitivity analysis were performed to ascertain the influence of variables on conversion. The variables analyzed were: the reflux ratios, the number of reactive stages, the total number of stages of the columns, the locations of the feeds, the distillate ratio and the variation of the inlet temperature of the reagents. In the reactive distillation column, 28 stages were necessary and the reflux ratio was 1.8, obtaining 99.63% pure methyl acetate from the distillate stream and the 1195.98 kW thermal load of the reboiler. The process obtained greater purity of its products within the limiting conditions. The results obtained were compared with those in the literature and the results were satisfactory. In Column 02, by evaluating the variables (number of stages, reflux ratio and location of feeding), the operating conditions were determined Mestrado Engenharia Química Mestra em Engenharia Química CAPES 1818186

Orientador: Edson Tomaz Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: Os compostos orgânicos voláteis (COVs) são poluentes significativos que incluem uma variedade de produtos químicos, alguns deles têm efeitos adversos à saúde a curto ou longo prazo. Os COVs provenientes das atividades industriais constituem um sério problema ambiental, pois participam de uma série de reações fotoquímicas para a formação do ozônio troposférico e de aerossóis orgânicos secundários, bem como para a destruição do ozônio estratosférico e contribuem para a intensificação do efeito estufa. O tolueno é um exemplo de composto aromático volátil (CAV) extremamente tóxico e teratogênico. Dentre as alternativas de tratamento estão os processos oxidativos avançados (POAs) baseados na geração de radicais hidroxila (¿OH) como oxidante. Estes radicais reagem rapidamente com as moléculas orgânicas, baixa seletividade, e os mineralizam para CO2 e H2O através da formação e decomposição de compostos intermediários. Neste trabalho é proposta a degradação do tolueno gasoso comparando duas técnicas sem o uso de catalisadores: um reator em fase líquida contendo uma solução de peróxido de hidrogênio (H2O2) irradiado com luz UV (UV/H2O2); e a associação de um reator em fase gasosa contendo UV/O3 e um reator em fase líquida contendo uma solução de H2O2 irradiado com luz UV (UV/O3 + UV/H2O2), ambos com fluxo contínuo de COV. Nos resultados do processo experimental UV/H2O2 a mineralização do tolueno foi acima de 70% para vazões menores que 300 ml/min. Foi possível alcançar a eficiência da degradação usando concentrações de peróxido de hidrogênio acima de 23%, mantendo esta concentração constante. O volume de trabalho no reator UV/H2O2 de 16,7% a 70% da solução no reator apresentou resultados semelhantes de degradação. Esses resultados indicam que a proporção líquido/gás (L/G) não teve variação significativa no processo avaliado. Nos resultados do processo experimental UV/O3 + UV/H2O2 a mineralização do tolueno foi acima de 90% para vazões menores que 300 ml/min. A concentração acima de 20% de H2O2 é suficiente para a degradação do tolueno, desde que a concentração de H2O2 seja constante. A proporção líquido/gás também não é um parâmetro significativo no processo de associação. Os compostos intermediários formados no reator em fase gasosa do processo UV/O3 + UV/H2O2 foram: benzaldeído, ácido benzóico, acetato de fenila e decanol. Os dados obtidos para a oxidação do tolueno foram bem ajustados para uma reação de pseudoprimeira ordem com reação rápida no filme líquido, considerando alta concentração de peróxido de hidrogênio. O processo desenvolvido baseado na oxidação do tolueno no reator de borbulhamento com UV/H2O2 associado à pré-oxidação com ozônio para o controle de poluição atmosférica mostrou-se muito eficaz para a degradação do tolueno gasoso Abstract: Volatile organic compounds (VOCs) are major pollutants that include a variety of chemicals, some of them have short- or long-term adverse health effects. VOCs emissions from industrial activities are a serious environmental problem, because they are responsible for increasing concentrations of tropospheric ozone, formation of secondary organic aerosols and, indirectly, for the greenhouse effect. Toluene is a volatile aromatic compound (VAC) considered potentially toxic and teratogenic to human health. Among the treatment alternative is advanced oxidation process characterized by the production of hydroxyl radicals (¿OH). They are considered advantageous methods for VOCs reduction mainly for completely mineralize the pollutants (in H2O and CO2), through the formation and decomposition of intermediates. In this study gaseous toluene degradation is proposed in two techniques without catalyst: a liquid reactor with a solution of hydrogen peroxide (H2O2) irradiated with UV light; and an association of a gas phase photoreactor containing ozone (O3) irradiated with UV light and a liquid reactor with a solution of hydrogen peroxide (H2O2) irradiated with UV light, both with continuous VOC flow. The effect of H2O2 presence and concentration, the influence of reactor working volume and the analysis of the absorption of toluene in the liquid and reaction in the liquid, based on the two-film theory also discussed. The mineralization of toluene using UV/H2O2 process was above to 70% with 300 ml/min of flow gas. The influence of H2O2 concentration in toluene photodegradation was studied; 23 % of H2O2 is sufficient to carry on the photoreactions as long as a solution concentration is maintained. It was found that the proportion of liquid phase in the reactor is not a significant parameter in this case; similar results were found for working volume reactor filled with 16.7 to 70 % of liquid phase. The mineralization of toluene using the association UV/O3 + UV/H2O2 process was up to 90% with 300 ml/min of flow gas. It was confirmed that 20 % of H2O2 is sufficient to carry on the photoreactions as long as a solution concentration is maintained. The proportion of liquid phase in the liquid reactor is also not a significant parameter in association process. Intermediate compounds formed in the gas phase reactor of the UV/O3 + UV/H2O2 process were: benzaldehyde, benzoic acid, phenyl acetate and decanol. The data obtained for toluene oxidation were well fitted for a pseudofirst order with fast reaction in liquid film, considering high concentration of hydrogen peroxide. The process based on oxidation of toluene in bubbling reactor with UV/H2O2 associated to ozone pre-oxidation for the control of atmospheric pollution showed to be very effective for the degradation of toluene gas Doutorado Engenharia Química Doutora em Engenharia Química CAPES 001

Orientador: Reginaldo Guirardello Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: No presente trabalho, foram desenvolvidos dois modelos matemáticos para descrever um processo de adsorção em leito fixo que permita variações no diâmetro da partícula ao longo do leito: um modelo matemático considera a variação do coeficiente de dispersão axial ao longo do leito durante o desenvolvimento do balanço de massa para o cálculo da concentração do soluto na fase móvel e outro não. Os modelos matemáticos propostos consideram que o leito é formado por pequenas partículas esféricas, que a solução de alimentação é diluída (aplicável a lei de Henry) e que a resistência externa à transferência de massa é desprezível quando comparada à resistência dentro da partícula. O balanço de massa para a concentração do soluto nas esferas é resolvido de forma analítica e o balanço de massa para a concentração do soluto na fase móvel, para ambos os modelos propostos, é resolvido numericamente, por diferentes métodos, com a posterior adoção do algoritmo de Thomas para a solução do sistema de equações formado. A união das duas soluções é feita utilizando-se o teorema de Duhamel. Os modelos matemáticos propostos reproduziram fielmente os resultados obtidos pelo modelo descrito anteriormente por Cremasco; Guirardello e Linda Wang (2003), o qual já havia sido validado experimentalmente por seus autores. Ao serem comparados com um trabalho experimental da literatura, os modelos matemáticos propostos apresentaram um bom ajuste aos dados experimentais, sendo necessárias poucas adequações e, portanto, eficazes na predição do comportamento de um sistema real. Os estudos realizados adotando-se um perfil de diâmetros de partículas variável ao longo do leito mostraram que quanto maior é a fração do leito utilizando-se maiores diâmetros de partículas, mais próximo da idealidade é o perfil da curva de ruptura, porém o tempo de ruptura é menor. Em todos os estudos realizados, os resultados obtidos entre os perfis de diâmetros de partículas crescente e decrescente ao longo do leito, foram muito próximos. Porém, variando-se o diâmetro de partícula de referência em até 20 % para mais e para menos, o perfil crescente apresentou menor ZTM e menor tempo de ruptura que o perfil decrescente. Quando se utiliza um diâmetro de partícula extremamente baixo, equivalente a 5 % do diâmetro de partícula de referência, esse resultado é oposto: o perfil crescente apresenta maior ZTM e maior tempo de ruptura que o perfil decrescente, ou seja, a melhor configuração para o perfil de diâmetro de partículas, crescente ou decrescente, depende do tamanho adotado para as partículas. Nos estudos realizados com perfil de diâmetro de partículas, os dois modelos propostos apresentaram resultados similares adotando-se diâmetros de partícula entre 513 µm e 1197 µm. Porém ao utilizar um diâmetro de partícula extremamente pequeno (42,75 µm), o modelo adimensional proposto que considera o coeficiente de dispersão axial constante ao longo do leito, não apresentou resultados satisfatórios, resultando em um erro máximo no tempo de ruptura de 11,864 % em relação ao modelo adimensional proposto que permite a variação do coeficiente de dispersão axial ao longo do leito Abstract: In the present work two mathematical modeling were developed to describe an adsorption process with fixed bed, which allows diameter variation of the particles throughout the bed: one of these mathematical models considers the variation of the axial dispersion coefficient along the bed during the mass balance equation for the calculation of the solute concentration in the mobile phase. The other mathematical model does not consider this variation. Both mathematical models assumes that the bed is formed by small spherical particles, that the feed solution is diluted (Henry¿s law is valid) and that the external resistance to mass transfer is negligible when compared to the resistance within the particle. The mass balance for solute concentration in the spheres is analytically solved and the mass balance for solute concentration in the mobile phase, for both models proposed, is numerically solved by different methods, with subsequent adoption of the Thomas algorithm to solve the system of equations formed. The two solutions are joined together with Duhamel¿s theorem. The proposed mathematical models accurately reproduced the results obtained by the model previously described by Cremasco; Guirardello and Linda Wang (2003), which had already been experimentally validated by their authors. When compared with an experimental work of the literature, the proposed mathematical models presented a good fit to the experimental data, being necessary little adaptations and, therefore, effective in the prediction of the behavior of a real system. Studies adopting a variable profile of particle diameter along the bed showed that the larger the fraction of the bed using larger particle diameters, the closer to ideality is the profile of the breakthrough curve, although the breakpoint time is shorter. In all studies in this essay, the results between descending and ascending profiles along the bed were really close. Although, with a variation of the reference particle diameter up to 20 %, either more or less, the ascending profile shows smaller ZTM and shorter breakpoint time than the descending profile. When using an extremely low particle diameter, equivalent to 5 % of the reference particle diameter, this result is the opposite: the ascending profile has a higher ZTM and longer breakpoint time than the descending profile, i.e., the best setting for the particle diameters, ascending or descending, depends on the particle size adopted. In the studies with particle diameter profile, the two proposed models presented similar results adopting particle diameters between 513 µm and 1197 µm. However, using an extremely small particle diameter (42.75 µm), the proposed dimensionless model that considers the constant axial dispersion coefficient along the bed did not produce satisfactory results, resulting in a maximum breakpoint time error of 11.864 % in relation to the proposed dimensionless model that allows the variation of the axial dispersion coefficient along the bed Mestrado

Orientador: Adilson Pires Afonso Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: O processo de separação de misturas homogêneas e não ideais é um problema comum nas indústrias. A separação de misturas complexas pode ser realizada a baixa pressão, para evitar a degradação de componentes sensíveis ou ainda, com a utilização de destilação com reação química para eliminar azeótropos e/ou aumentar a volatilidade relativa dos componentes a serem separados. A destilação reativa é uma técnica utilizada há muitos anos na indústria, porém, somente, recentemente, é que a modelagem matemática do problema permitiu que se desenvolvessem algorítmos para calcular e simular o processo de destilação onde ocorre simultaneamente o equilíbrio líquido-vapor e o equilíbrio químico. Neste contexto, a destilação reativa é uma das aplicações industriais mais efetivas para separar misturas complexas, uma vez que é baseada no conceito de reatores multifuncionais, isto é, na combinação de reações químicas com a destilação fracionada em um mesmo equipamento. A Destilação reativa pode ser aplicada em uma infinidade de reações químicas, tais como: Acetilação, condensação de ALDOL, alquilação, aminação, desidratação, esterificação, eterificação, hidrólise, isomerização, oligomerização, transesterificação, entre outros. O simulador de processo ASPENPLUS® foi utilizado para simular as destilações com reação de esterificação da mistura de etanol com ácido acético, obtendo acetato de etila e água Abstract: The separation process of homogeneous and non ideal mixtures is a common problem in chemical industries. The complex mixture separations may happen at low pressure to prevent thermal degradation or using reactive distillation to eliminate existing azeotropes and/or in order to increase the relative volatility of the components to be separated. Reactive distillation has been used in industrial applications for many years ago, but only recently, with the availability of mathematical models, it is possible to develop algorithms in order to calculate and to simulate the distillation process where the vapor-liquid and the chemical equilibria occur simultaneously. So, in this way, reactive distillation is one of the most effective industrial applications in order to separate complex mixtures, since it is based on the concept of multifunction reactors or, in other words, on the combination of chemical reactors with fractionating distillation in a single equipment. Reactive distillation may be applied in a multitude of chemical reactions such as: Acetylation, aldol condensation, alkylation, amination, dehydration, esterification, etherification, hydrolysis, isomerization, oligomerization, transesterification, and many others. The ASPENPLUS® process simulator was used to simulate the distillation esterification reaction with the mixture of ethanol with acetic acid to give ethyl acetate and water Mestrado Engenharia Química Mestre em Engenharia Química

Orientador: Roger Josef Zemp Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: Torres de resfriamento são equipamentos utilizados para dissipar o calor gerado nos mais diversos processos produtivos. O consumo de energia em sistemas de água de resfriamento é dado pelo consumo de energia no ventilador da torre e na bomba de água de circulação. No decorrer do dia e do ano, ocorrem variações das condições do ar ambiente e variações da carga térmica a ser rejeitada pelo processo. Comumente as vazões de água e de ar mantém-se constantes nestes sistemas e a temperatura de saída da água da torre varia conforme a temperatura de retorno da água à torre é alterada. Este estudo apresenta um modelo para avaliação das condições de operação que minimizam o consumo de energia no sistema de torres de resfriamento do tipo contracorrente. A partir da modelagem de uma torre contracorrente, do ventilador e da bomba, avaliou-se como o consumo de energia pode ser minimizado neste sistema frente a alterações que ocorrem no processo e nas condições ambiente. Uma das conclusões deste estudo é que a bomba representa o maior consumo de energia em um sistema de torres. Observou-se que quanto maior o número de torres operando, menor o consumo de energia do sistema, exceto para o caso em que se tem até duas torres operando em paralelo, pois neste caso é mais econômico operar com uma torre, considerando as situações estudadas. Em sistemas que utilizam torres de resfriamento do tipo corrente cruzada, como refinarias por exemplo, dada a forma como ocorre o resfriamento da água no recheio deste tipo de torres, existe um gradiente de temperatura da água na saída do recheio, antes de ser misturada na bacia coletora em que a água passa a ter uma temperatura média. Assim, para este tipo de torre, propõe-se uma forma de dividir a água que sai da torre em duas correntes de diferentes temperaturas, uma menor e outra maior. É comum existirem no processo alguns trocadores de calor que se tornaram subdimensionados devido a alterações ocorridas no processo. Disponibilizando-se água a uma temperatura menor, a carga térmica destes trocadores pode aumentar e minimizar a perda de produtos na forma de vapor através de sistemas de respiros dos equipamentos. Nos casos estudados, a carga térmica foi maximizada em até 4,3%, o que resultou em uma redução expressiva de perda de produto não condensado em trocadores de calor Abstract: Cooling towers are equipment widely used in industrial plants, providing cooling water for heat rejection in process heat exchangers. The energy requirement of the cooling water systems is due to the cooling tower fan and the cooling water pumps. Due to varying climatic conditions along the day and the year season and changes of the total heat load to be removed from the process, there is a possibility to adjust tower operating conditions so that energy requirements are minimized, while still satisfying process requirements. This study presents an optimization model that identifies the best operating condition of a cooling water system composed by counter flow cooling towers. These best operating conditions includes water and air flowrates and the number of cooling towers operating in parallel, calculating the air flowrate necessary to satisfy the mass and energy balance in the cooling tower. One of the conclusions is that the pump represents the majority of the system energy consumption. The other conclusion is that the higher the number of towers operating in parallel, the smaller is the energy consumption, except for the case which there is until two towers available. In crossflow cooling towers systems, common in refineries, the intensity the water is cooled changes according to the position the water flows through the fill. Thus there is a water temperature difference at the end of the fill and before be mixed in the tower reservoir. This irregular cooling capacity through the cooling tower fill allows the opportunity of obtaining a colder water stream. It is common in the plant some heat exchangers became undersized after an increase in the production or changes in the process. Thus, if there is a colder cooling water, is possible increase the heat load of this undersized heat exchangers, minimizing the loss of products as vapor through relief systems. In the cases studied, the heating load was maximized until 4.3%, resulting in a meaning reduction of product as vapor in the relief systems Doutorado Engenharia Química Doutora em Engenharia Química

Orientador: Waldir Antônio Bizzo Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Este trabalho apresenta uma avaliação experimental da absorção de SO2 e um estudo preliminar da absorção de NO em uma torre de nebulização. O estudo experimental de absorção de SO2 foi realizado com solução de NaOH em diferentes condições de operação, variando a vazão de solução, vazão de gás e bicos pulverizadores de pressão. Assim, foi possível avaliar a influencia do tempo de residência do gás, da relação L/G e dos bicos pulverizadores de pressão. Além disso, analisa a absorção de SO2 ao longo da coluna, retirando amostras do interior da torre. O estudo experimental de absorção de NO na torre de nebulização avalia o desempenho de uma torre projetada para absorção de SO2 na absorção de NO. Os ensaios de absorção de NO foram realizados em meio ácido com soluções de peróxido de hidrogênio (H2O2) e de peróxido de hidrogênio (H2O2) com sulfato ferroso (FeSO4), em diferentes condições de operação, a fim de avaliar a influência do tempo de residência do gás, da relação L/G, da concentração de peróxido de hidrogênio e da presença de sulfato ferroso na solução. Além do estudo experimental, este trabalho apresenta um estudo teórico da absorção de SO2, utilizando dados provenientes do estudo experimental. As simulações realizadas mostraram a importância do diâmetro de gota, a influência da vazão de gás e a evolução da velocidade e desaceleração das gotas ao longo da torre Abstract: This work presents an experimental evaluation of SO2 absorption and a preliminary study of NO absorption into a spray tower. The experimental study of the absorption of SO2 was carried out with NaOH solution in different operation conditions, varying the liquid flow rate, the gas flow rate and pressure spray nozzles. Therefore, it was possible evaluate the influence of gás residence time, L/G ratio and pressure spray nozzles. Besides, it analyses the SO2 absorption along the column, taking samples from inside of the tower. The experimental study of NO absorption in the spray tower evaluates the performance of a designed tower for SO2 absorption in the NO absorption. The NO absorption tests were carried out in acid environment, with hydrogen peroxide solutions and hydrogen peroxide (H2O2) solutions with ferrous sulfate (FeSO4), in different operation conditions, in order to evaluate the influence of gas residence time, L/G ratio, hydrogen peroxide concentration and the presence of ferrous sulfate in the solution. Besides the experimental study, this work presents a theoretical study of SO2 absorption, using data from experimental study. The performed simulations showed the importance of the diameter of the droplet, the influence of gas flow rate and the evolution of velocity and deceleration of the droplets along the tower Doutorado Térmica e Fluídos Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Reginaldo Guirardello, Gustavo Paim Valença Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: Essa pesquisa consiste em aplicar métodos de otimização global para o cálculo do equilíbrio químico e de fases combinados para misturas com gás de síntese. O gás de síntese tem grande interesse industrial, pelas inúmeras possibilidades de produção de diversos compostos químicos. Dessa forma, é fundamental conhecer as condições termodinâmicas que favoreçam a obtenção de determinado produto. A aplicação de métodos de otimização global é de grande interesse para a determinação do equilíbrio, uma vez que permite realizar em um único procedimento o cálculo de equilíbrio e a análise de estabilidade de fases. Como estudos de caso, o método é aplicado em um conjunto de situações que consiste em 280 compostos em potencial que geram como produtos: o gás de síntese a partir do metano e vapor d¿água ¿ já que os reatores operam em condições próximas ao equilíbrio; a produção de hidrocarbonetos e a produção de metanol a partir do gás de síntese. Afim de atingirmos o objetivo dessa pesquisa, observamos que apenas as situações para produção de gás de síntese não necessitam de restrições para incluir a influência do catalisador. Os demais produtos derivados requerem algum tipo de restrição adicional, como evitar a formação de metano e coque. Trabalhamos com o software comercial GAMS, aplicamos o solver CONOPT 2 o qual utiliza-se da PNL (Programação Não-Linear) para a resolução, o modelo caracteriza-se como convexo. Aplicamos métodos de programação matemática diferenciados no intuito de estudarmos o desempenho de cada um Abstract: This research consists of applying methods of global optimization for chemical equilibrium calculation and combined phases for mixtures with synthesis gas. The synthesis gas has great industrial interest, for the innumerable possibilities of various chemical composite productions. Of this form, is basic to know the thermodynamic conditions which favor the attainment of definitive product. The application of methods of global optimization has great interest for the determination of the equilibrium, a time that allows determining through in an only procedure the calculation of equilibrium and the analysis of stability of phases. As case study, the method is applied in a set of reactions that generate as product the synthesis gas. Since the reactors operate in conditions near the equilibrium, we will apply methods of similar mathematical programming differentiated to study the performance of each one Doutorado Desenvolvimento de Processos Químicos Doutor em Engenharia Química