Trabalhos de Conclusão de Curso
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Navegando Trabalhos de Conclusão de Curso por Orientador "Poço, João Guilherme Rocha"
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Trabalho de Conclusão de Curso Avaliação de um sistema para controle de temperatura em um reator de polimerização de resinas acrílicas(2023-06-15) Batista, Denise Faria Devides; Soares, Emilly Santos ; Lima, Gabriela Pereira ; Reis, Natalia Martins dosO mercado de tintas e vernizes atualmente está em expansão e vem utilizando tecnologias de ponta em seus processos industriais, a fim de atender as exigências do fornecimento de produtos com melhor qualidade. Uma das matérias-primas deste mercado é o polimetacrilato de metila (PMMA), que vem sendo utilizado devido suas propriedades químicas e mecânicas. O processo de polimerização do PMMA da planta industrial deste estudo é realizado em um reator semi-batelada, cuja reação acontece de maneira exotérmica e é conduzida em solução aplicando o xilol como solvente e o peróxido de benzoíla como iniciador da polimerização. Logo, é importante que essas indústrias implementem um sistema de controle de temperatura para manter as condições de processos, visando assegurar as propriedades do polímero. No entanto, o controle existente possui a possibilidade de ser aprimorado e à vista disso, com os dados reais de uma planta que produz o PMMA, este trabalho propõe avaliar e aperfeiçoar o controle das condições de operação, melhorando a velocidade e a eficiência de resposta do controlador. Para isto, elaborou-se o modelo matemático dinâmico que contempla a cinética, os balanços de massa e de energia desse sistema, onde a simulação foi realizada com o auxílio do software Matlab. Por intermédio dos resultados obtidos do modelo matemático, considerando o processo isotérmico, destacou-se a influência da temperatura do meio reacional e as vantagens de se operar próximo de 116 °C, como por exemplo, o grau de conversão esperado e a velocidade de adição próxima à velocidade de consumo. No balanço de energia foi determinado os parâmetros do coeficiente de película de transferência de calor interno e externo para estimar o coeficiente global de troca térmica, obtendo-se o valor de aproximadamente 1,2 kW/(m².K). Então, foi possível avaliar a importância do óleo térmico para o processo, visto que ele desempenha um papel fundamental no controle da temperatura. Em condições elevadas de temperatura do óleo térmico, observou-se um maior consumo e uma alta conversão no processo. Ademais, o modelo matemático foi validado com os dados reais da planta, assegurando a avaliação do sistema de controle de temperatura a partir das ações proporcional e integral (PI), e sendo utilizada a sintonia pelo método de síntese direta. O controlador proposto demonstrou uma estabilidade superior ao controle atual da planta, alcançando o setpoint de 116 °C com menor tempo de resposta, sem oscilações e overshoot.Trabalho de Conclusão de Curso Estudo da extração do óleo de microalgas para aplicação na produção de biodiesel(2022-06-10) Kramer, Christian Leonard; Santos, David da Silva; Guerrero, Fernanda Marcílio; Varela, Gabriel Andrino de OliveiraAtualmente, sabe-se que a importância de reduzir as emissões de gases poluentes tem se tornado cada vez mais presente no mundo, e com isso, a redução de resíduos para frear o aumento do efeito estufa tem estimulado pesquisas acerca de fontes renováveis. Além disso, há a necessidade de energias renováveis devido à aproximação da escassez dos combustíveis fósseis. Apesar dos estudos e do tema terem ganhado destaque nos últimos 40 anos, eram focados na produção do biocombustível a partir de matérias-primas de base alimentícia, como cana-de-açúcar, milho e beterraba. Porém, tais matérias-primas competem por espaço com o plantio de alimentos, demandam grandes quantidades de água doce e caracterizam-se por sua baixa obtenção de biocombustível se comparada à produção de combustíveis fósseis. Partindo deste cenário, uma alternativa recente e até então pouco explorada são as microalgas, organismos microscópicos amplamente encontrados em oceanos e água doce. Por não precisarem de terras férteis para crescer, não há necessidade do uso de água limpa, abrindo espaço para a utilização de água de reuso em seu cultivo e, por produzirem mais biocombustível por área em um ano comparada às matérias-primas citadas anteriormente, as microalgas se destacam como uma potencial alternativa para produção de biocombustíveis. Por outro lado, há alguns empecilhos relacionados ao seu processo de síntese, como inviabilidade econômica e baixo índice de extração e conversão. Logo, este trabalho teve como objetivo o estudo da extração do óleo de microalgas para seu aperfeiçoamento e aplicação na produção de biodiesel. Para isso foram testados três métodos diferentes de extração, utilizando como matéria-prima a microalga Nannochloropsis oculata, com o objetivo de definir o melhor método de extração e pré-tratamento com micro-ondas, utilizando planejamento experimental com análise de variância (ANOVA) e coeficiente de determinação (R²), visando encontrar os melhores pontos de operação para a extração. Sendo assim, usando como estudo a Nannochloropsis oculata foi determinado como melhor método de extração o extrator Soxlet utilizando hexano como solvente. Além disso, pelo planejamento experimental Rotative Central Composite Design (RCCD), foram obtidos como pontos ótimos de extração um tempo de extração de 2,83 h e tempo de pré-tratamento de 82,6 s.Trabalho de Conclusão de Curso Simulação da reforma catalítica do etanol a partir do reaproveitamento do calor proveniente dos fumos de um motor de combustão interna(2021-06-17) Guain, Aymê Utimati; Assi, Elody Georges; Oliveira, Gabriel Felipe Leme de; Silva, Gusthavo TrevisanCada vez mais se aumenta a busca por rotas alternativas para geração de energia. O modo mais comum de gerar potência em meios de transportes populares como carros, ônibus e motos, é o motor à combustão interna. O problema encontra-se na eficiência energética de 20% a 30%, devido ao fato de que grande parte da potência é desperdiçada em forma de calor dissipado. Um meio de aumentar a eficiência de um motor à combustão de etanol é a recuperação da energia térmica dos fumos a partir da reforma do etanol. Tal reação endotérmica ocorre utilizando-se a energia que geralmente é despejada na atmosfera em forma de fumos quentes oriundos da combustão do etanol. Há algumas vantagens do uso do etanol em relação a outros combustíveis como a gasolina e o diesel, por exemplo, ser uma fonte renovável com um ciclo de vida quase perfeito. Desta forma, a proposta é projetar um reator, baseado em balanços de massa e energia, para a reforma de etanol utilizando-se a energia dos gases de escape, visando o aumento de eficiência do ciclo de combustão no motor. Uma breve análise termodinâmica, assim como os cálculos para dimensionamento dos equipamentos do processo de reforma a vapor do etanol foram realizados com o auxílio do software Excel. O software de simulação Ansys foi utilizado para simular a queda de pressão nos fumos. A troca de calor no sistema é baixa, apesar da grande força motriz entre os fumos e fluido de reforma. No modelo ideal a energia em relação ao potencial aumenta, pois mesmo o hidrogênio tendo uma energia de combustão menor que a do etanol, por estar presente em grande quantidade, este aumenta a energia total da mistura. Como resultado, há redução no consumo de combustível, pequena perda de energia no combustível aditivado e queda de pressão desprezível nos fumos. O silenciador pode ser substituído pelo vaporizador.Trabalho de Conclusão de Curso Síntese e caracterização de MOFs produzidos a partir de ácidos di- e tricarboxílicos(2023-12-07) Martins, Arthur; Horner, Ingrid; Mira, Leonardo; Meleiro, Matheus; Oscar, MatheusA expansão contínua e desenfreada da queima de combustíveis fósseis para geração de energia para as mais diversas funções e setores gera um aumento sem precedentes na concentração de gases do efeito estufa (GEE) na atmosfera do planeta, uma alteração que impacta a temperatura do globo e consequentemente em todos os biomas e dinâmicas do planeta, prejudicando diversos setores vitais para a humanidade atual. Para solução de um problema de tamanhas proporções, diversos métodos de captura de carbono atmosférico vêm sendo desenvolvidas, muitas vezes com complexidade e custoS severamente elevadoS. Dessa forma, levando-se em consideração os fatores apresentados, durante o desenvolvimento do referido trabalho, foi abordado inicialmente síntese da MOF-5, utilizando os ácidos dicarboxílico e o tricarboxílico, em testes realizados em temperatura à 105 ºC com diferentes tempos de aquecimento (12-144 horas). Posteriormente todas as amostras foram submetidas a 3 ciclos de lavagens a cada 24 horas, sendo a primeira com dimetilformamida e a segunda e a terceira com clorofórmio. Após o processo de lavagem as amostras foram secas a vácuo 60 ºC. Os cristais obtidos foram analisados no processo de difração de raio X, onde foi possível identificar os picos para caracterização da MOF-5 e análises das amostras que seriam qualificadas para possível estudo na adsorção do carbono.