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Estudamos a evolução temporal da temperatura no sensor de um termômetro digital do tipo espeto no qual ocorre evaporação de água de torneira ou álcool 70° (etanol). Apresentamos um modelo teórico com base no princípio da conservação da energia, no qual a diferença de temperatura do sensor em relação à ambiente tem duas componentes exponenciais, sendo uma proporcional ao calor perdido devido à evaporação do líquido que molha a haste do termômetro e a outra exponencial proporcional ao calor recebido do ar ambiente, nos momentos que a haste do sensor está mais fria que o ambiente. Analisamos quantitativamente o fenômeno ajustando a equação teórica aos dados experimentais. Para confirmar o comportamento exponencial relacionado à evaporação, medidos a variação de massa durante a evaporação. O modelo proposto funciona muito bem para a evaporação de etanol. O material experimental mínimo necessário para o estudo quantitativo proposto é um termômetro digital de espeto, uma pisseta com álcool e um cronômetro e/ou uma câmera digital que pode ser de um smartphone. Uma demonstração qualitativa pode ser feita comparando a temperatura mínima alcançada para os dois líquidos utilizados. We studied the temporal evolution of the temperature in the sensor of a digital thermometer of the skewer type in which tap water or 70° alcohol (ethanol) evaporates. We present a theoretical model based on the principle of conservation of energy, in which the difference in temperature of the sensor in relation to the environment has two exponential components, one being proportional to the heat lost due to the evaporation of the liquid that wets the thermometer rod and the other exponential proportional to the heat received from the ambient air, when the sensor rod is colder than the ambient. We quantitatively analyze the phenomenon by fitting the theoretical equation to the experimental data. To confirm the exponential behavior related to evaporation, we measured the mass change during evaporation. The proposed model works very well for ethanol evaporation. The minimum experimental material needed for the proposed quantitative study is a digital thermometer on a skewer, a bottle with alcohol and a stopwatch and/or a digital camera that can be taken from a smartphone. A qualitative demonstration can be made by comparing the minimum temperature reached for the two liquids used.

The aim of this study was to evaluate the multiplication of S. aureus during whey powder production in laboratory scale. Whey was inoculated with 106 CFU∙ mL-1 of the S. aureus mixed culture at the beginning of the processing and the persistence of the microorganism after pasteurization, vacuum evaporation and drying was evaluated. The recontamination of whey by biofilms was also evaluated. Population of 102 CFU∙mL-1 of S. aureus was found after vacuum evaporation. The microorganism was able to multiply in concentrated whey during the crystallization of lactose, which infers that it is possible to form a biofilm during this stage. Confocal microscopy analysis confirmed the presence of adhered cells after 4 h of process (103 CFU∙cm2). After 12 h of incubation, the number of adhered cells was approximately 105 CFU∙cm2. Sessile cells of S. aureus in stainless steel were able to return to the planktonic phase. After spray drying, it was verified that the S. aureus population in the powder was 103 CFU∙g-1. The results obtained in laboratory scale points to the need of quality assurance systems to control the steps of industrial whey powder production. El objetivo de este estudio fue evaluar la multiplicación de S. aureus durante la producción de suero en polvo a escala de laboratorio. El suero se inoculó con 106 UFC ∙ mL-1 del cultivo mixto de S. aureus al inicio del procesamiento y se evaluó la persistencia del microorganismo después de la pasteurización, evaporación al vacío y secado. También se evaluó la recontaminación del suero por biopelículas. Se encontró una población de 102 UFC ∙ mL-1 de S. aureus después de la evaporación al vacío. El microorganismo pudo multiplicarse en el suero concentrado durante la cristalización de la lactosa, lo que infiere que es posible formar una biopelícula durante esta etapa. El análisis de microscopía confocal confirmó la presencia de células adheridas después de 4 h de proceso (103 UFC ∙ cm2). Después de 12 h de incubación, el número de células adheridas fue de aproximadamente 105 UFC ∙ cm2. Las células sésiles de S. aureus en acero inoxidable pudieron volver a la fase planctónica. Después del secado por aspersión, se verificó que la población de S. aureus en el polvo era de 103 UFC ∙ g-1. Los resultados obtenidos a escala de laboratorio apuntan a la necesidad de sistemas de aseguramiento de la calidad para controlar los pasos de la producción industrial de suero en polvo. O objetivo deste estudo foi avaliar a multiplicação de S. aureus durante a produção de soro de leite em pó em escala de laboratório. O soro foi inoculado com 106 UFC ∙ mL-1 da cultura mista de S. aureus no início do processamento e foi avaliada a persistência do microrganismo após pasteurização, evaporação a vácuo e secagem. A recontaminação do soro por biofilmes também foi avaliada. População de 102 UFC ∙ mL-1 de S. aureus foi encontrada após evaporação a vácuo. O microrganismo foi capaz de se multiplicar em soro concentrado durante a cristalização da lactose, o que infere ser possível a formação de um biofilme nessa etapa. A análise de microscopia confocal confirmou a presença de células aderidas após 4 h de processo (103 UFC ∙ cm2). Após 12 h de incubação, o número de células aderidas era de aproximadamente 105 UFC ∙ cm2. As células sésseis de S. aureus em aço inoxidável foram capazes de retornar à fase planctônica. Após a atomização, verificou-se que a população de S. aureus no pó era de 103 UFC ∙ g-1. Os resultados obtidos em escala laboratorial apontam para a necessidade de sistemas de garantia da qualidade para controle das etapas de produção industrial do soro de leite.

ln arid and semiarid environments, the evaporation rates are a main water loss. This condition is specially conceming in the Brazilian Northeast region, as this is one of the most populous semiarid areas in the planet. ln a reality of poor water availability, fully understanding the complexities involved in surface water losses along with the vertical process in a reservoir is of great importance. This study aims to calibrate the thermal structure of Pentecoste reservoir, located in the Brazilian serniarid region, and assess the variability of evaporation rates on its surface by using the tridimensional model Delft3D-FLOW. Additionally, the spatial distribution results obtained by the 3D model are compared with those estimated by a remote sensing technique (RS). The calibration results showed an accurate reproduction of the water level variability (r2 of 0.997), along with a satisfactory calibration of the reservoir's thermal structure for the full water colurnn (MAE of 0.539 ºC, RMSE of 0.572 ºC, and NMAE of 0.008). Curves relating monthly evaporation rates with air temperature and wind speed showed strong correlation between those variables (r2 of O. 734 for air temperature and O. 853 for wind speed). Also, the averaged evaporation rates modeled by Delft3D were less than 5% different from those estimated by the RS. Regarding the spatial distribution results, it was found that the drying and flooding criteria of Delft3D impacted the heat distribution in the water body, with the adjacent cells substantially retaining heat. This condition was found more relevant on the days with notably low water level. For the day with higher volume, the spatial distribution of evaporation rates was similar to that of RS, due to the occurrence of heat transfer. Regarding he thermal structure, the potential energy anomaly (PEA) results indicated stratification condition in the wet season (r2 between PEA and water depth of 0.33), which was probably induced not by the heating of the water surface, but by the cooling of the bottom layer caused by low temperature inflow. ln fact, evaporation rates showed negative correlation with PEA with a relatively low coefficient of correlation (r2 of 0.24), which could indicate altemating negative/positive correlation depending on the season. To conclude, this study brings an innovative approach which may be used to optimize the location for techniques that lower evaporation rates, such as air diffusers, shading structures, and floating solar panels, and therefore be a tool in the process of enhancing water availability for the population. Em regiões áridas e semiáridas as taxas evaporativas são uma importante perda hídrica. Essa situação é ainda mais relevante no nordeste brasileiro, visto que esta é uma das regiões semiáridas mais populosas do mundo. Em uma realidade de baixa disponibilidade hídrica, avançar no conhecimento das complexidades envolvidas nas perdas de água superficiais junto aos processos que ocorrem na coluna d'água dos reservatórios é de extrema importância. O objetivo deste estudo é calibrar a estrutura térmica do reservatório Pentecoste, localizado no semiárido brasileiro, além de avaliar a variabilidade das taxas evaporativas na superficie utilizando o modelo tridimensional Delft3D-FLOW. Junto a isso, os resultados da espacialização da evaporação obtidos com o modelo 3D são comparados com aqueles estimados por uma técnica de sensoriamento remoto (SR). Os resultados da calibração mostraram uma reprodução precisa da variação do nível d'água (r2 de 0.997), junto a resultados satisfatórios para a estrutura térmica do reservatório (métricas para toda a coluna d'água: MAE = 0.539 ºC, RMSE = 0.572 ºC e NMAE = 0.008). Curvas relacionando a taxa evaporativa mensal com temperatura do ar e velocidade do vento foram propostas, apresentando forte coeficientes de correlação (r2 = 0.736 para temperatura do ar e 0.853 para velocidade do vento). A taxa de evaporação média diária modelada pelo Delft3D diferiu em menos de 5% dos resultados obtidos pelo SR. Com relação aos resultados da espacialização, foi observado que o critério de alagamento do modelo impacta a distribuição de calor no reservatório, com a retenção dessa energia na região adjacente à área molhada do lago. Essa condição se mostrou mais relevante para os dias com menor nível d'água. Para o dia com maior volume, a espacialização da evaporação simulada pelo modelo 3D foi semelhante à obtida por SR, dado que não há interferência na transferência de calor do modelo. No que tange à estrutura térmica, a anomalia da energia potencial (PEA) indicou a ocorrência de estratificação no período chuvoso (r2 calculado para PEA e profundidade igual a 0.33), a qual provavelmente não foi causada pelo aquecimento da superficie, mas sim pelo esfriamento da camada de fundo causado pelas baixas temperaturas da vazão de entrada. Nesse contexto, a evaporação obteve correlação negativa com PEA, apresentando um baixo coeficiente de correlação (r2 = 0.24), o que pode indicar uma alternância de correlação positiva/negativa variando com os períodos seco e chuvoso da região. Por fim, este estudo propõe uma abordagem inovadora que pode ser utilizada para otimizar a localização de técnicas de redução de evaporação, como difusores de ar, estruturas de sombreamento da superficie e painéis solares flutuantes, de forma a ser uma ferramenta no processo de fortalecimento da disponibilidade hídrica para a população.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2022. A quitosana é um dos biopolímeros de uso mais comum e um candidato promissor para a destilação por membrana. Uma membrana hidrofóbica porosa é necessária para esse processo, no qual normalmente são empregados polímeros sintéticos como PVDF ou PTFE. Neste trabalho, uma membrana porosa de quitosana foi sintetizada por evaporação de solvente, usando acetona como antissolvente. A membrana foi caracterizada pela molhabilidade (ângulo de contato, índice de inchamento), porosidade aberta, propriedades químicas (FTIR) e cristalográficas (DRX), análise térmica (DSC) e microestrutura (adsorção de N2, MEV-FEG). As melhores membranas obtidas foram testadas no teste de permeação de vapor por destilação. A concentração de sólidos totais e o teor de acetona empregado afetam fortemente as características da membrana. Os valores do ângulo de contato com a água indicam comportamento hidrofóbico moderado (? > 80°). Assim, maiores quantidades de quitosana ligadas à acetona tendem a aumentar a hidrofobicidade da membrana. Os valores de porosidade aberta obtidos estão entre 62 e 92%, de acordo com os parâmetros de processamento da solução. A concentração de acetona promove aumento da porosidade aberta, índice de inchamento, diminuição do ângulo de contato e índice de cristalinidade. Entretanto, as condições obtidas são adequadas para a aplicação de destilação por membrana. Os espectros de FTIR mostram a formação de grupos de superfície acetamido e mudanças no grau de desacetilação. Portanto, existe uma interação da acetona com os grupos funcionais de superfície da quitosana, e a diminuição obtida no grau de desacetilação pode estar associada à diminuição de grupos amino e, consequentemente, gerar um aumento no ângulo de contato das membranas com 1 e 2% de quitosana. A análise de DSC indica que há uma mudança na temperatura de degradação entre o pó precursor e as membranas de quitosana, porém, não há alterações significativas na Tg. A membrana possui poros em forma de fenda na faixa de meso e macroporosidade. A destilação por membrana testada com água destilada foi bem sucedida e forneceu um alto fluxo permeado (16,07 ? 51,62 kg·m-2·h-1), com um tempo de operação de 2,5 h e uma pressão de entrada de líquido (LEP) de 1,1 bar. Portanto, as membranas obtidas são boas candidatas para serem testadas em um efluente real, embora algumas melhorias nas condições de processamento e hidrofobicidade da membrana possam fornecer um LEP mais alto e um fluxo mais estável para uma destilação de membrana mais aprimorada com materiais à base de quitosana. Abstract: Chitosan is one of the most common biopolymers and a promising candidate for membrane distillation. A porous hydrophobic membrane is required for this process, but synthetic polymers such as PVDF or PTFE are usually employed. In this work, a chitosan porous membrane was synthesized by solvent evaporation technique using acetone as a non-solvent. The membrane was characterized by wettability (contact angle, swelling index), open porosity, chemical (FTIR) and crystallographic properties (XRD), thermal analysis (DSC), and microstructure (N2 adsorption, FEG-SEM). The best membranes were tested in the vapor permeation test. The solids and acetone concentrations strongly affect the membrane features. Water contact angle values presented a moderate hydrophobic behavior (? > 80°). Higher chitosan amounts linked to acetone tend to improve membrane hydrophobicity. According to the solution processing parameters, the open porosity values obtained are between 62% and 92%. Acetone promotes an increase in open porosity, swelling index, and a decrease in contact angle and crystallinity index. However, the conditions obtained are suitable for membrane distillation application. FTIR spectra show the formation of acetamido surface groups and changes in the degree of deacetylation. Acetone acts against surface functional groups of chitosan, and the decrease obtained in the degree of deacetylation may be associated with lower amino groups and, consequently, an increase in contact angle for membranes with 1 and 2 wt% of chitosan. DSC analysis indicates a shift in degradation temperature between the precursor powder and chitosan membranes. However, no significant changes in Tg were noticed. Membrane possesses slit-like pores in the meso and macroporous range. The membrane distillation tested with distilled water was successful and provided a high permeate flux (16.07 ? 51.62 kg·m-2·h-1), with an operating time of 2.5 h and a liquid entry pressure (LEP) of 1.1 bar, making the chitosan-based membranes good candidates to be tested in real effluent separation. Nevertheless, some improvements in processing conditions and membrane hydrophobicity could provide a higher LEP and a stabilization flux for an enhanced membrane distillation with chitosan material.

The pulp and paper industries in Brazil are large consumers of energy, offering an ideal region for the development of eucalyptus forests. The Kraft process is the most used in the country as it is capable of reusing chemical products, with black liquor being one of the by-products, a complex substance with organic and inorganic composition. To obtain economic and environmental viability, the inorganic portion must be reacquired in a recovery plant to be reused, with the plant having a multi-stage evaporation system, responsible for concentrating the liquor to be burned in the recovery boiler. In light of the above, the objective of this work was the development and validation of a phenomenological mathematical model that would represent the multistage evaporation system, to carry out a study of inlet temperature and pressure that would bring the best results in terms of steam savings, exergetic efficiency, exergy destruction and black liquor solids content. Thus, the best inlet conditions and evaporators that have higher exergy destruction rates were found. For this, the model was built based on related research works, using mass, energy and phase balance balances, as well as satisfactorily portraying the results found by the reference author, obtaining the largest deviation of 0.2%. This work allowed an advance in the understanding of the phenomena involved and the optimization of this process, aiming at an improvement in the energy consumption of the environment. Las industrias de celulosa y papel en Brasil son grandes consumidoras de energía, ofreciendo una región ideal para el desarrollo de los bosques de eucaliptos. El proceso Kraft es el muy utilizado en el país ya que es capaz de reutilizar productos químicos, siendo uno de los subproductos el licor negro, sustancia compleja de composición orgánica e inorgánica. Para obtener viabilidad económica y ambiental, la porción inorgánica debe ser readquirida en una planta de recuperación para ser reutilizada, disponiendo la planta de un sistema de evaporación multietapa, responsable de concentrar el licor a quemar en la caldera de recuperación. A la luz de lo anterior, el objetivo de este trabajo fue el desarrollo y validación de un modelo matemático fenomenológico que representaría el sistema de evaporación multietapa, para realizar un estudio de temperatura y presión de entrada que arrojara los mejores resultados en términos de ahorro de vapor, eficiencia, exergética, destrucción de exergía y contenido de sólidos de licor negro. Por lo tanto, se encontraron las mejores condiciones de entrada y evaporadores que tienen mayores tasas de destrucción de exergía. Para ello, el modelo se construyó a partir de trabajos de investigación relacionados, utilizando balances de masa, energía y balance de fases, además de retratar satisfactoriamente los resultados encontrados por el autor de referencia, obteniendo la mayor desviación del 0,2%. Este trabajo permitió avanzar en la comprensión de los fenómenos involucrados y la optimización de este proceso, con el objetivo de mejorar el consumo energético del medio ambiente. As indústrias de papel e celulose, no Brasil, são grandes consumidoras de energia, dispondo de uma região ideal para o desenvolvimento de florestas do eucalipto. O processo Kraft é o mais empregado no país por ser capaz de reutilizar os produtos químicos, sendo o licor negro um dos subprodutos, substância complexa com composição orgânica e inorgânica. Para obter viabilidade econômica e ambiental, a parcela inorgânica deve ser readquirida em uma planta de recuperação para ser reutilizada, com a planta dispondo de um sistema de evaporação de múltiplos estágios, responsável por concentrar o licor para ser queimado na caldeira de recuperação. Em face do exposto, o objetivo desse trabalho foi o desenvolvimento e validação de um modelo matemático fenomenológico que representasse o sistema de evaporação de múltiplos estágios, para realizar um estudo de temperatura e pressão de entrada que trouxessem os melhores resultados de economia de vapor, eficiência exergética, destruição de exergia e de teor de sólidos do licor negro. Dessa forma, foram encontrados as melhores condições de entrada e os evaporadores que detêm maiores taxas de destruição de exergia. Para isso, o modelo foi construído baseado nos trabalhos de pesquisa afim, utilizando balanços de massa, energia e equilíbrio de fases, assim como retratou satisfatoriamente os resultados encontrados pelo autor de referência, obtendo-se o maior desvio de 0,2%. Este trabalho possibilitou um avanço na compreensão dos fenômenos envolvidos e a otimização desse processo, visando uma melhoria no consumo energético do meio.

Orientador : Saul Gonçalves D'Avila Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: Realiza-se neste trabalho um estudo criterioso a respeito da evaporação de solventes de sistemas aquosos e orgânicos e propõe-se uma metodologia de cálculo própria, capaz de predizer tempos de evaporação e balanço de solventes para tais sistemas. Inicialmente, o processo de evaporação de solventes é apresentado bem como discutidos os modelos matemáticos existentes na literatura. Em seguida, desenvolveu-se um algoritmo de cálculo de caráter generalizado que permite a utilização tanto de taxas de evaporação relativas experimentais ou como de taxas teóricas na simulação do comportamento dinâmico da composição e do tempo de secagem da formulação. Efeitos tais como: umidade relativa do ambiente, velocidade do ar de secagem, resfriamento da solução líquida e não-idealidade do meio, com os coeficientes de atividade da fase líquida calculados pelo método ASOG de contribuição de grupos, são alguns dos aspectos considerados no trabalho. Além dos bons resultados de reprodução dos dados disponíveis na literatura, os valores calculados pelo algoritmo proposto predizem satisfatoriamente o comportamento evaporativo de diversos sistemas. A utilização prática e segura do computador é comprovada nas várias simulações realizadas e a Termodinâmica do Equilíbrio de Fases apresenta-se como ferramenta indispensável para o sucesso do estudo Abstract: Its is studied in this work the solvent evaporation phenomenom in both waterborne and organic system and a particular methodology is proposed to predict evaporation time and solvent balance of such system. Initially, the solvent evaporation process is presented and the mathematical models found in the algorithm which is able to use experimental or calculated relative evaporation rate to simulate the composition dynamic behaviour and the drying time of solvent blends is developed. Effects such as: ambient relative humidity, drying air speed liquid solution cooling and non-ideal solution behaviour, with the activity coefficients of the components been calculated by the ASOG Group Contribution Method, are some of the aspects that have been considered. In addition to a good reproduction of the available data found in the literature, the values calculated by the proposed algorithm satisfactorily fit the real behaviour of many systems. The practical and safe use of the computer is confirmed in several simulations and the Phases Equilibrium Thermodynamics is shown as an essential tool for the success of the study Mestrado Desenvolvimento de Processos Químicos Mestre em Engenharia Química

Orientador: Edson Eiji Matsura Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola Resumo: Os elementos meteorológicos como temperatura do ar (máxima, média e mínima) , umidade relativa do ar (máxima,média e mínima),radiação global, velocidade do vento e números de horas de brilho solar foram determinadas dentro e fora da casa de vegetação no período de março de ]995 a fevereiro de 1996, em Gifu, Japão . Essas informações permitiram analisar o efeito estufa sobre as variáveis climáticas. Os dados aquisitados nas estações meteorológicas permitiram avaliar e comparar duas equações de estimativa da evapotranspiração potencial (Etp): o método combinado (Penman-Monteith (FAO)) e o método da radiação (radiação (FAO)), para as condições interna e externa à casa de vegetação. A evapotranspiração potencial estimada fora da casa de vegetação foi em média 50.0 % superior aos valores obtidos dentro da instalação para as duas equações. O método da radiação subrestimou os valores da Etp em relação ao Penman - Monteith nos dois ambientes Os valores das evaporações d'água dentro e fora da casa de vegetação foram determinadas por um tanque evaporimétrico de tamanho reduzido. A evaporação d'água determinada fora da instalação foi em média 23.0 % superior aos valores determinados dentro da casa de vegetação. A partir dos dados da Etp e da evaporação d'água, foram estabelecidas as correlações entre os métodos empíricos ( Penman -Monteith e Radiação (FAO)) com os valores obtidos pelo tanque evaporimétrico reduzido, para os dois ambientes Abstract: The meteorological elements with air temperature (rnaximun, medium and minimun) , global radiation , windspeed and sunshine hours were obtained inside and outside of glasshouse during the period of march of 1995 to february of 1996, at Gifu, Japan.. This informations permited to analise the "greenhouse effect" on climatics variable. . The data obtained by the meteorologicalstations allowed to estimate and compare two empirical methods of estimate potencial evapotranspiration (Etp): the combinated method (Penrnan - Monteith (FAO» and the radiation method (radiation (FAO», to the internal and external conditions of glasshouse . The average potential evapotranspiration estimate outside of the glasshouse was in media 50.0 % superior at determinated value in internal of instalation for two equations. The radiation method overestimated the Etp values in relation at Penman - Monteith , in the two environments. The values of water evaporation inside and outside of glasshouse were determinated by a pan of reduce size. The water evaporation at " the sky open" was 23.0 % superior than the values determinated inside of the glasshouse. Basead on estimated Etp and on water evaporation data , it was conducted established a correlation study among estimated empirical methods ( Penman - Monteith and radiation (FAO) ) and the pan evaporation for two environments Mestrado Água e Solo Mestre em Engenharia Agrícola

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Dailton de Freitas Rezende Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica Resumo: Até as duas primeiras décadas do século XX, a extração industrial de oleaginosas se fazia, exclusivamente pelo uso de prensas. As prensas, embora extraíssem um óleo de muito boa qualidade, deixavam resíduos no material sólido (torta) superiores, por exemplo a 5% para grãos como o de soja. Tais resíduos além de implicarem em perda de óleo, afetavam a qualidade da torta, que é também um dos produtos efluentes do extrator. A extração por solvente, por outro lado, é capaz de retirar o óleo, deixando resíduos inferiores a 1%. Após a extração, os sólidos são encaminhados ao dessolventizador e a micela (mistura óleo-solvente) ao sistema de destilação, composto por dois evaporadores em série e uma coluna de dessorção (stripping). A unidade de evaporação é uma das que mais demandam energia em uma planta de processamento. Assim, a modelagem matemática dinâmica deste processo com vistas à otimização do consumo energético e à avaliação do desempenho de políticas de controle torna-se um requisito decisivo para operação economicamente viável. O objetivo geral deste trabalho é desenvolver um modelo dinâmico efetuando análises de sensibilidade paramétrica para um evaporador típico da indústria de extração de óleos vegetais, visando a otimização deste processo, ou seja, a recuperação máxima de solvente e o consumo mínimo de energia. A fim de analisar as condições de operação do sistema, propôs-se um modelo matemático do sistema de evaporação com base no de TONELLI et al. (1990), consistindo em balanços mássicos global e de óleo e de balanço energético em torno do sistema de evaporação. O programa simulador foi construído em linguagem FORTRAN. Este programa, a partir de informações tais como temperatura, pressão e concentração de alimentação, assim como de quais são os componentes envolvidos, calcula propriedades termodinâmicas tais como temperaturas de ebulição, capacidades térmicas e entalpias de misturas. Desse modo, um mínimo de informações são requeridas, permitindo simulações rápidas do processo de evaporação. O programa computacional elaborado permitiu simulações rápidas e com baixos erros numéricos para o processo de evaporação do solvente em uma unidade de dessolventização do óleo após extração convencional. Este programa permitiu ainda avaliações de efeitos para os fatores influentes na evaporação. Considerando-se a intensidade das perturbações realizadas e o nível central dos fatores, o fator fração mássica de óleo na entrada foi o que apresentou o maior efeito. Já a velocidade de escoamento do vapor de água de aquecimento foi o fator com o menor efeito no teor de óleo da micela efluente Abstract: Until the two first decades of century XX, the industrial extraction of oleaginosas were carried out exclusively by mechanical process. This process allow to extracted oil of very good quality, but it leads the left residues in the solid material (pie) to be very high, for example 5% for grains as of soy. Such residues besides implying in loss of oil, affected the quality of the pie, that is also one of the effluent products of the extractor. The extraction for solvent, on the other hand, is capable to remove the oil, leaving residues to be smaller (1%). After the extraction, the solids are directed to the dessolventizador and miscella (oil-solvent mixture) to the distillation system. Witch is composed by two evaporators in series and a stripping column. The unit of evaporation is one that demands for high energy consumption in a processing plant. Thus, the dynamic mathematical modeling of this process with sights to the reduction of the energy consumption and to the evaluation of the performance of control politics becomes a decisive requirement for economically viable operation. The general objective of this work is to develop a dynamic model of the process witch allow for parametric sensitivity analyze for a typical evaporator for the vegetal oil industry extraction. The aim is to have a tool for either process optimization or maximum recovery of solvent. The deterministic mathematical model is developed through mass and energy balance equation together with heat and mass transfer parameter correlations. The simulator was build up in FORTRAN. The software uses operational information as feed temperature, concentration and pressure witch allows for the calculation of the thermodynamic properties such as thermal temperatures of boiling, capacities and enthalpies of mixtures. In this way, a minimum of information is required, allowing fast simulations of the evaporation process. Through experimental design procedure applied to the deterministic model was possible to identify the main operational variables effects as well as the impact of the extraction array variables has on the process behaviors. The mass oil fraction in the feed was found to have the largest effect. The speed of the water vapor draining for the heating zone was the factor with the loweit effect in the oil miscella effluent Mestrado Desenvolvimento de Processos Químicos Mestre em Engenharia Química

Orientador: Marcela Rocha de Oliveira Carrilho Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar a eficácia de diferentes métodos empregados na eliminação dos solventes incorporados a sistemas de união com características hidrofílicas diferentes. As hipóteses avaliadas consideraram que a eliminação/retenção dos solventes seria dependente: 1) da característica hidrofílica da resina; 2) da técnica e intervalo de tempo empregados na eliminação desses solventes; 3) do tipo de solvente empregado. Três resinas experimentais, R2, R3 e R5, foram formuladas de modo a exibirem características hidrofílicas distintas, dadas pela seleção e proporcionamento de monômeros, comumente empregados na odontologia. A resina R2 era a menos hidrofílica e R5 a mais hidrofílica. Acetona ou etanol foram adicionados a cada resina numa proporção de 50% (em peso). A eliminação dos solventes foi verificada por método gravimétrico, aplicado antes e após a realização dos seguintes tratamentos: 1) jato de ar à temperatura ambiente (JAAmb) por 15s; 2) JAAmb por 30s; 3) JAAmb por 60s; 4) jato de ar aquecido (JAAq) por 15s; 5) JAAq por 30s ou 6) JAAq por 60s. Os dados foram analisados por análise de variância e teste de Bonferroni (a =0,05). Nenhum tratamento eliminou completamente o solvente incorporado às resinas. Maior eliminação do solvente foi verificada para a resina menos hidrofílica R2, sendo que, para maioria das condições avaliadas: R2 > R3 e R2 > R5 (p0,05). A eliminação de solventes em adesivos mais hidrofílicos pode ser favorecida adotando se períodos de evaporação mais longos do que os indicados pelos fabricantes e aplicando-se jato de ar aquecido Abstract: The aim of the present study was to evaluate the ability of different methods to eliminate the solvents incorporated into experimental adhesives with different degree of hydrophilicity. The anticipated hypotheses considered that the elimination/retention of the organic solvents would be dependent on: 1) the hydrophilic features of the experimental resins; 2) the method and time employed to eliminate these solvents; 3) the sort of solvent incorporated into the resin. A series of resin comonomers were blended to create three experimental adhesive resins, R2, R3 and R5, with an increasing degree of hydrophilicity. Resin R2 is the most hydrophobic and R5 is the most hydrophilic. The solvents, acetone and ethanol, were added to each experimental resin in a proportion of 50 wt%, generating six different mixtures. The elimination of these solvents was verified by means a gravimetric method applied before and after the following treatments: 1) application of an air-drying at room temperature for 15 s (ART); 2) ART for 30s; 3) ART for 60s; 4) application of heat-air drying (AH - 40 ± 1°C) for 15s; 5) AH for 30s or 6) AH for 60s. Data were analyzed by ANOVA and Bonferroni¿s test (a =0,05). None of the treatments was able to eliminate completely the solvent incorporated into the experimental resins. The highest elimination of solvent was observed for the resin R2, being that for most of conditions: R2 > R3 and R2 > R5 (p0.05). The elimination of solvents from hydrophilic resins can be favored by extending the time for solvent evaporation and applying heat-air drying Mestrado Materiais Dentários Mestre em Materiais Dentários

Orientadores: Marco Antonio Robert Alves, Gilberto Medeiros Ribeiro Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo: O crescimento epitaxial de nanoestruturas semicondutoras e metálicas é algo de grande interesse atualmente em ciência e tecnologia devido às propriedades singulares apresentadas pela matéria na escala nanométrica. Esta dissertação teve como objetivo principal a construção de um sistema de crescimento epitaxial baseado na técnica de epitaxia por feixe molecular (MBE, do inglês Molecular Beam Epitaxy). Inicialmente, aspectos básicos sobre a física e a tecnologia envolvidas em um sistema de MBE foram analisados. O que é MBE e quais são os princípios que governam seu funcionamento são perguntas intrigantes a um aluno do curso de engenharia elétrica. No decorrer do trabalho, todo o complexo sistema vácuo (bombeamento e monitoramento) teve de ser cuidadosamente montado e ajustado até que se obtivesse as condições ótimas de trabalho dados os componentes disponíveis bem como suas características e limitações. Conceitos teóricos e práticos foram aplicados de forma a tornar o sistema o mais simples, eficiente e amigável possível. As evaporadoras por feixe de elétrons foram montadas, testadas e ajustadas até que se pudesse alcançar os parâmetros de funcionamento desejados para estes dispositivos tão importantes dentro de um sistema de MBE. Toda a instrumentação envolvida no acionamento e no monitoramento destas fontes foi desenvolvido com base em conceitos simples de eletrônica analógica e, em alguns momentos, digital, além de soluções de software, sempre usando LabView. Os resultados do trabalho de construção do sistema puderam ser caracterizados posteriormente de maneira a aferir a confiabilidade dos parâmetros utilizados e das amostras crescidas. Estes resultados foram baseados em técnicas de microscopia de varredura por pontas (SPM, do inglês Scanning Probe Microscopy), as quais forneceram informações detalhadas sobre as nanoestruturas formadas e as superfícies dos substratos, dados estes muito importantes e que podem ser utilizados como indicadores das codições de funcionamento do sistema de crescimento Abstract: The epitaxial growth of semiconductor and metallic nanostructures is a target of great interest nowadays in science and technology due to the unique properties presented by the matter at the nanometer scale. This dissertation had as the main goal the construction of a system for epitaxial growth based on the Molecular Beam Epitaxy (MBE) technique. First of all, basic aspects about the physics and the technology involved in a MBE system were analyzed. What is MBE and what are the principles that govern its operation are intriguing questions for an electrical engineering student. During this work, the entire complex vacuum system (pumping and monitoring) had to be carefully mounted and adjusted until the optimum conditions were obtained for the available components as well as their characteristics and limitations. Theoretical and practical concepts were applied so that the system become as simple, efficient and friendly as possible. The electron beam evaporation sources were mounted, tested and adjusted until the desired working parameters for these important devices were achieved. The whole instrumentation involved in the driving and in the monitoring of these sources was developed based on simple concepts of analog and, in some cases, digital electronics, besides software solutions, always using LabView. The performance of the system was evaluated by structural characterization using scanning probe microscopy techniques (SPM), which gave detailed information about the formed nanostructures and the substrates surfaces. These data can be used as indicators of the growth system operation conditions Mestrado Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Roger Josef Zemp Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: Em muitos processos há necessidade de remover a carga térmica de um dado sistema e utiliza-se, na maioria dos casos, a água como o fluido de resfriamento. Devido à sua crescente escassez e preocupação com o meio ambiente, além de motivos econômicos, a água "quente" que sai desses processos, deve ser aproveitada. Para tanto, ela passa por uma torre de resfriamento e retorna ao processo. Este trabalho descreve um procedimento para avaliar o desempenho térmico de torres de resfriamento, em duas configurações distintas (escoamento contracorrente e escoamento cruzado), utilizando redes neurais artificiais. A vantagem do procedimento proposto é a possibilidade da avaliação direta do desempenho de uma torre sem a complexidade do uso de procedimentos iterativos para convergência nem a necessidade de rotinas de propriedades físicas e psicrométricas. A avaliação do desempenho é feita pela determinação da temperatura de saída da água para um conjunto de parâmetros de entrada (propriedades de corrente da água e do ar na entrada da torre, dimensões e propriedades do recheio), ou determinação da característica do recheio para uma torre existente, em função das condições operacionais. Para a situação de projeto o procedimento permite estimar a vazão de ar ou altura necessária para a torre satisfazer uma condição operacional exigida. O procedimento proposto se mostrou particularmente eficiente para torres com escoamento cruzado, onde o método tradicional de simulação exige a decomposição da torre em um número elevado de células, cada um como um procedimento iterativo para cálculo do balanço de massa e energia. A rede rendeu ótimos resultados quando usada para predizer a temperatura de saída da água e o coeficiente de transferência de massa. Os resultados mostram que a RNA pode fornecer com precisão o desempenho térmico da torre de resfriamento Abstract: In many industrial environments it is necessary to remove the heat load from a given system and in most cases water is used as the coolant. Due to its increasing scarcity and concerns for the environment, and economic reasons, the "hot" water coming out of these processes must be reused. To do so, it passes through a cooling tower and returns to the process. This paper describes a procedure for evaluating the thermal performance of cooling towers in two different configurations (counter flow and cross flow), using artificial neural networks. The advantage of the proposed procedure is the possibility of direct assessment of the performance of a tower without the complexity due to the required convergence of the iterative procedure or the need for physical properties and psychrometric routines. The performance evaluation is made by computing the temperature of the water outlet for a set of input parameters (flow properties of water and air near the tower, dimensions and properties of the filling), or computing the characteristic of the filling for a existing tower, depending on operating conditions. For the project situation, the procedure allows for the estimate of the air flow or the tower height needed to meet a required operating condition. The proposed procedure proved particularly effective in cross-flow towers, where the traditional method of simulation requires the decomposition of the tower in a large number of cells, each as an iterative procedure for calculating the mass balance and energy. The network yielded excellent results when used to predict the exit temperature of the water and the coefficient of mass transfer. The results show that the RNA can accurately provide the thermal performance of the cooling tower Mestrado Sistemas de Processos Químicos e Informática Mestra em Engenharia Química

A medida direta da evapotranspiração de referência (ETo) é difícil e onerosa. Dentre os métodos para estimar a evapotranspiração, o de Penman-Piche é prático por necessitar apenas de dois elementos climáticos de fáceis medidas (temperatura e evaporação). Este estudo teve como objetivo avaliar o desempenho da ETo diária e pentadal, estimado pelo método de Penman-Piche em diferentes condições de nebulosidade para Florianópolis. Os dados meteorológicos diários, necessários para a estimativa da evapotranspiração pelo método de Penman-Piche (ETPi) e de Penman-Monteith (usado como padrão), foram obtidos de 8 de agosto de 2017 a 13 de outubro de 2017. A avaliação da estimativa de ETPi foi realizada por meio do erro padrão da estimativa; erro médio; coeficientes de correlação e de determinação da Regressão Linear; Índice de Concordância e Índice de Confiança. A avaliação da estimativa de ETPi diária também foi realizada dividindo as datas em grupos, de acordo com a nebulosidade (céu claro, parcialmente nublado e nublado) definida pelo Índice de Claridade. Há uma tendência do método de Penman-Piche em subestimar a evapotranspiração, principalmente, quanto menor for a nebulosidade. Apenas na análise pentadal, as estimativas de ETPi foram mais satisfatórias, principalmente, quando os valores foram calibrados, tendo um ‘bom’ desempenho e uma correlação ‘muito alta’.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Knowledge of the water consumption of a crop throughout its cycle is essential for good irrigation management and to ensure maximum productivity. Thus, the objectives in this dissertation were: (i) Evaluate the effects of irrigation and cultural remains on the quality of the floral stems of the gladiolus; (ii) to determine the evapotranspiration (ETc) and the crop coefficients of the gladiolus in planting systems with and without soil mulching and ; (iii) fractionate the ETc in transpiration of the crop (Tc) and evaporation of the soil (Es), deriving the coefficient of basal culture (Kcb) and evaporation (Ke). Two field experiments were carried out with two gladiolus cultivars, two planting systems (with mulching and without mulching) and two water regimes (with irrigation and without irrigation). In both experiments, plant height, soil cover fraction by crop, leaf área, and leaf area index were evaluated. The water content in the soil was monitored for the purpose of irrigation management and simulation of the soil water balance. The soil water balance model - SIMDualKc was used to estimate the ETc of the crop, fractioning it in the Es and transpiration components of the Tc plant. The results showed that the soil cover with straw did not influence the quality of flower stems of the gladiolus. Irrigation contributes to increasing the quality of floral stems of the gladiolus, providing greater plant height, longer spike length, larger stem diameter and a greater number of florets per spike. Among cultivars, only the length of the spike showed significant differences. The SIMDualKc model was calibrated and validated for gladiolus. The mean initial and final Kcb values calibrated by the model were: 0.20, 0.50 and 0.50. ETc showed differences between cultivars in different treatments, ranging from 265 to 301 mm. Es represents an important fraction of the ETc throughout the gladiolus cycle, especially when the soil is not covered, being an important parameter to be considered in the management of gladiolus irrigation. O conhecimento do requerimento hídrico de uma cultura ao longo do seu ciclo é crucial para um melhor manejo da irrigação e garantir a máxima produtividade. Assim, os objetivos dessa dissertação foram: (i) Avaliar os efeitos da irrigação e restos culturais na qualidade das hastes florais do gladíolo; (ii) determinar a evapotranspiração (ETc) e os coeficientes de cultura do gladíolo em sistemas de plantio com e sem cobertura do solo com palha e; (iii) fracionar a ETc em transpiração da cultura (Tc) e evaporação do solo (Es), derivando o coeficiente de cultura basal (Kcb) e de evaporação (Ke). Foram realizados dois experimentos de campo com duas cultivares de gladíolo, dois sistemas de plantio (com palha e sem palha) e dois regimes hídricos (com irrigação e sem irrigação). Em ambos os experimentos foram avaliados a altura de plantas, fração de cobertura do solo pela cultura, área foliar e índice de área foliar. O conteúdo de água no solo foi monitorado para fins do manejo da irrigação e simulação do balanço hídrico do solo. O modelo do balanço hídrico do solo – SIMDualKc foi utilizado para estimar a ETc da cultura, fracaionando-a nos componentes de Es e transpiração da planta Tc. A cobertura do solo com palha não influenciou a qualidade de hastes florias do gladíolo. A irrigação possibilitou o aumento da qualidade de hastes florais do gladíolo, proporcionando maior altura de plantas, maior comprimento do pendão, maior diâmetro da haste e maior número de floretes por haste. Entre cultivares, apenas o comprimento do pendão apresentou diferenças significativas. O modelo SIMDualKc foi calibrado e validado para a cultura do gladíolo. Os valores de Kcb inicial médio e final calibrados pelo modelo foram: 0,20, 0,50 e 0,50. A ETc apresentou diferenças entre as cultivares nos diferentes tratamentos, variando de 265 a 301 mm. A Es representa uma fração importante da ETc da cultura do gladíolo durante todo o ciclo da cultura, especialmente quando o solo não tem cobertura, sendo um importante parâmetro a ser considerado na gestão da irrigação do gladíolo.

Evaporation represents one of the main losses in surface water sources that can directly affect water availability. In this sense, the present work aimed to analyze, in an integrated way, the relationships between hydroclimatic, hydrodynamic and water quality conditions, and their impacts on the evaporation rates of an urban tropical lake, using a two-dimensional hydrodynamic model and through coupling of models. The study area is Lake Santo Anastácio, with a capacity of about 0.4 hm³ and a maximum depth of 5 m, located in the city of Fortaleza, Ceará, Brazil. This thesis was structured in two review chapters and two scientific articles. Initially, the scientific potential was identified through a literature review on hydrodynamics, water quality and evaporation. Subsequently, the two-dimensional model CE-QUAL-W2 was used to simulate the hydrodynamics and direct evaporation of the lake, and an equation for estimating evaporation based on the mass transfer method was calibrated. Direct evaporation was modeled, integrated with the analysis of the thermal characteristics of the water column, both for the condition of a stratified lake and for the hydraulic regime of complete mixing, in order to evaluate the impact of thermal stratification on evaporation rates. The modeled evaporation was compared to measurements obtained over an 11-year period (2009 to 2019) with a Class A pan. The results indicated a daily thermal stratification of up to 2 °C and an average increase of 2% in evaporation lake stratified in relation to the complete mixing regime. Comparing the modeled evaporation with that measured by the Class A pan, the average coefficients of the Class A pan (K) were between 0.66 and 0.69, below the values reported in the literature, possibly due to the high concentration of pollutants in the lake. Finally, the K coefficients were negatively correlated with wind speed (R2 of 0.51; p-value

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências Mecânicas, Joinville, 2021. A substituição dos polímeros sintéticos convencionais por polímeros biodegradáveis tem sido pesquisada por ser uma alternativa para reduzir impactos ambientais. A utilização de biopolímeros também se mostra promissora por minimizar a dependência de derivados do petróleo. Entre esses materiais sustentáveis, destaca-se o poli(ácido lático) (PLA) que, além de ser proveniente de recursos renováveis, é biodegradável. O café é a segunda bebida mais consumida no mundo e gera grande quantidade de borra, posteriormente descartada em aterros sanitários. Entretanto, a borra de café (BC) é um composto natural com grande potencial para a fabricação de compósitos, pois é constituída de diversas substâncias que lhe conferem propriedades funcionais, como a celulose e lignina. Com foco na produção sustentável, este trabalho objetivou produzir e caracterizar materiais compósitos biodegradáveis de PLA e BC, utilizando a técnica de evaporação de solvente. Foram produzidos compósitos utilizando PLA como matriz e a BC como reforço nas concentrações de 5%, 10%, 15% e 20%. Foram determinadas as propriedades físico-químicas, térmicas, mecânicas e morfológicas dos compósitos produzidos. Em relação à densidade, os compósitos produzidos exibiram uma diminuição com a crescente adição das cargas de BC, ficando muito próximos aos valores estimados teoricamente. Já a absorção de água dos compósitos foi proporcional à quantidade de reforço incorporado à matriz polimérica, devido a maior absorção de umidade por cargas naturais como a BC, que aceleram a biodegradação do material. A análise visual realizada após o ensaio de absorção mostrou mudanças na coloração e na forma das amostras. A análise por FTIR mostrou que após a adição das cargas, houve introdução bem-sucedida da BC na matriz do polímero. Os resultados de análise térmica mostraram que a inclusão da BC provocou uma redução média de 8 oC nos valores da Tg, sugerindo ação plastificante das partículas nas cadeias do PLA. A Tcc diminuiu em 13%, demonstrando que a BC atuou como agente nucleante durante o resfriamento do material. A Tm não foi alterada, mas houve o aparecimento de duplo pico endotérmico, evidenciando a coexistência de duas estruturas cristalinas do PLA. Os ensaios mecânicos mostraram que o aumento do conteúdo de partículas de BC tornou as amostras mais frágeis e rígidas que o material puro. A análise por MEV mostrou que a morfologia da superfície foi alterada com a adição da BC. Já a análise da seção transversal mostrou a presença de grandes espaços vazios e que a BC estava distribuída de forma desigual na matriz. Os resultados demonstraram que o material desenvolvido pode ser utilizado como um importante aliado na redução dos impactos ambientais decorrentes da produção e descarte de plásticos, principalmente daqueles que possuem curto ciclo de vida, como embalagens de cosméticos e de alimentos, entre outros. Considerando que este compósito reaproveita resíduos sólidos como carga, contém matriz sintetizada a partir de fontes renováveis e é biodegradável, pode-se concluir que está perfeitamente alinhado ao conceito de desenvolvimento sustentável. Abstract: The replacement of conventional synthetic polymers by biodegradable polymers has been researched as an alternative to reduce environmental impacts. The adoption of bio-based polymers is also promising, since it minimizes the dependency on petroleum derivatives. The poly (lactic acid) (PLA) stands out among these sustainable materials. Besides being from renewable resources, it is also biodegradable. Coffee is the second most consumed beverage in the world and generates large amounts of waste, which will later be discarded in landfills. However, spent coffee ground (SCG) is a natural by-product presenting a high potential for composites manufacturing, since it is composed by particles which yield functional properties, such as cellulose and lignin. This essay aimed to produce and characterize biodegradable composite materials of PLA and SCG focusing on sustainable production, applying the solvent casting technique. Composites were produced using PLA as matrix and SCG as reinforcement, in concentrations of 5%, 10%, 15% and 20%. Composites showed a decrease in the density, increasing the concentration of SCG, being very close to the theoretically estimated values. The water absorption of the composites was proportional to the amount of residue incorporated in the polymeric matrix, due to the greater moisture absorption by SCG. SCG is a natural load which accelerates the biodegradation of the material. A visual analysis carried out after the absorption test revealed changes in colour and shape. FTIR analysis showed that after adding fillers, SCG was successfully introduced into the polymer matrix. The thermal analysis results showed that adding SCG caused an average reduction of 8 ºC in the Tg values, suggesting the plasticizing action of the particles in the PLA chains. The Tcc decreased 13%, showing that SCG acted as a nucleating agent during the material's cooling. The Tm was not altered, but there was the appearance of a double endothermic peak, showing the coexistence of two crystal structures of PLA. Mechanical tests showed that increasing the content of SCG, led to samples more brittle and stiffer than the pure material. SEM analysis showed that the surface morphology was altered with the addition of SCG. The cross-sectional analysis showed the presence of large empty spaces and unevenly SCG distributed within the matrix. The results demonstrated that the developed material can be used as an important ally in the reduction of environmental impacts resulting from the production and disposal of plastics, especially those presenting a short life cycle, such as packaging for cosmetics and food, among others. Considering that this composite reuses solid waste as a filler, it contains a matrix synthesized from renewable sources and is biodegradable. It can be concluded that it is perfectly aligned with the concept of sustainable development.

In this study a long-term field experiment evaluating evapotranspiration rates from irrigated and non-irrigated green roof modules, as well their impacts on stormwater control was accomplished. Six green roof modules (3 irrigated and 3 non-irrigated) vegetated with S. rupestre were monitored throughout 8 months in southern Brazil. Four non-vegetated modules (2 irrigated and 2 non-irrigated) were simultaneously assessed to understand the role of the vegetation in the whole process. The average evapotranspiration under water-stress (ETr) was 2.6 mm.day-1, while mean evapotranspiration under water-abundance (ETp) was 2.8 mm.day-1. Higher evapotranspiration rates were observed during summer, increasing the substrate storage capacity, although ETr amount along the seasons was very similar, mainly affected by climatic conditions. The long-term analysis showed that 47% of the total rainfall was converted into runoff, 21% was retained in the green roof modules and 32% was released through evapotranspiration, reinforcing the importance of vegetation as a mechanism for improving stormwater control benefits. The results of this research also allowed the establishment of a crop coefficient (Kc) time series, with a monthly average of 0.9 which permits the S. rupestre evapotranspiration to be preliminarily estimated by using equations developed for reference culture without the need of monitoring. RESUMO Neste estudo foi realizado um experimento de campo de longo prazo avaliando as taxas de evapotranspiração de módulos de telhados verdes irrigados e não irrigados, bem como seus impactos no controle de águas pluviais. Seis módulos de telhado verde (3 irrigados e 3 não irrigados) com vegetação de S. rupestre foram monitorados ao longo de 8 meses no sul do Brasil. Além disso, quatro módulos sem vegetação (2 irrigados e 2 não irrigados) foram avaliados simultaneamente para compreender o papel da vegetação em todo o processo. A evapotranspiração média sob condição de estresse hídrico (ETr) foi de 2,6 mm.dia-1, enquanto a evapotranspiração média sob condição de abundância hídrica (ETp) foi de 2,8 mm.dia-1. Maiores taxas de evapotranspiração foram observadas durante o verão, aumentando a capacidade de armazenamento do substrato, embora a quantidade de ETr ao longo das estações tenha sido muito semelhante, afetada principalmente pelas condições climáticas. A análise de longo prazo mostrou que 47% do total da chuva foi convertido em escoamento, 21% foi retido nos módulos de telhado verde e 32% foi liberado por evapotranspiração, reforçando a importância da vegetação como mecanismo para melhorar os benefícios de controle de águas pluviais. Os resultados desta pesquisa também permitiram o estabelecimento de uma série temporal do coeficiente de cultura (Kc), com média mensal de 0.9 que permite estimar preliminarmente a evapotranspiração do S. rupestre por meio de equações desenvolvidas para cultura de referência sem necessidade de monitoramento.

Made available in DSpace on 2021-06-25T10:15:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2020-12-01 The unsaturated hydraulic properties provide important theoretical and practical information about fluid flow in soils and rocks for a range of soil, environmental and engineering applications. In this study we used the evaporation (HYPROP) and chilled-mirror dew point (WP4C) methods to estimate the water retention and unsaturated hydraulic conductivity curves of an Indiana Limestone carbonate rock sample. The obtained data were analyzed in terms of unimodal and bimodal VG (van Genuchten, 1980) and PDI (Peters et al., 2015) type functions. Bimodal functions were found to produce excellent descriptions for the unsaturated hydraulic data we measured, slightly better than the standard unimodal formulations. For our particular test using an Indiana Limestone rock sample, we did not find much improvement when accounting for film and corner flow using the PDI formulation, relative to the VG model. As far as we know, this is the first time the HYPROP methodology was applied to a rock sample. LRAP Department of Civil Engineering Federal University of Rio de Janeiro UFRJ Department of Earth Sciences Utrecht University School of Civil Engineering Sun Yat-sen University Embrapa Soils Department of Physics Federal University of Rio de Janeiro UFRJ Center for Environmental Studies CEA São Paulo State University UNESP Center for Environmental Studies CEA São Paulo State University UNESP

Orientador: Rogério Gonçalves dos Santos Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A ebulição é um dos mecanismos mais eficientes e com maiores taxas de transferência de calor. O estudo deste fenômeno é geralmente baseado em experimentos de grande complexidade, o que dificulta a identificação de parâmetros relevantes para aplicações práticas, como as temperaturas de Nukiyama e Leidenfrost. O objetivo desta pesquisa foi obter as temperaturas de Nukiyama e Leidenfrost a partir da evaporação de gotículas de diferentes fluidos em uma superfície aquecida e avaliar a influência do material da superfície e do número de Weber nestes pontos críticos. Os fluidos testados foram: água destilada, etanol, iso-octano, n-heptano e misturas de 11.1\% etanol - 88.9\% n-heptano, 65\% etanol - 35\% n-heptano e 90\% etanol - 10\% n-heptano, 10\% etanol - 90\% gasolina, 20\% etanol - 80\% gasolina, 35\% etanol - 65\% gasolina, 50\% etanol - 50\% gasolina, 65\% etanol - 35\% gasolina, 80\% etanol - 20\% gasolina, 90\% etanol - 10\% gasolina, respectivamente. Os resultados para componentes únicos foram comparados com valores encontrados através de correlações e dados experimentais de outros autores onde alguns resultados concordaram com dados da literatura e outros não. A temperatura de Leidenfrost para gasolina e algumas misturas gasolina - etanol não foi encontrada. Outros parâmetros foram avaliados como a influência da força da resistência do ar na gota e a radiação emitida pela superfície de aquecimento na temperatura da agulha Abstract: Boiling is one of the most efficient mechanisms with the highest heat transfer rates. The study of this phenomenon is usually based on experiments of great complexity, which makes it difficult to identify parameters relevant to practical applications, such as Nukiyama and Leidenfrost temperatures. The objective of this research was to obtain the Nukiyama and Leidenfrost temperature from the Droplet evaporation of different fluids on a heated surface and to evaluate the influence of surface material and Weber number on these critical points. The fluids tested were: distilled water, ethanol, iso-octane, n-heptane and mixtures of 11.1\% ethanol 88.9\% n-heptane, 65\% ethanol 35\% n-heptane and 90\% ethanol 10\% ethanol, 10\% ethanol - 90\% gasoline, 20\% ethanol - 80\% gasoline, 35\% ethanol - 65\% gasoline, 50\% ethanol - 50\% gasoline, 65\% ethanol - 35\% gasoline, 80\% ethanol - 20\% gasoline, 90\% ethanol - 10\% gasoline, respectively. The results for single-components were compared with values found through correlations and experimental data of other authors where some results agreed with data from the literature and others did not. The Leidenfrost temperature for gasoline and some gasoline - ethanol blends was not found. Other parameters were evaluated as the influence of air resistance force on the droplet and the radiation emitted by the heating surface at the needle temperature Mestrado Térmica e Fluídos Mestre em Engenharia Mecânica CAPES 33003017

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq This work presents a study on the charge transfer of the automatic micropipette and the glass microsyringe with the grounded and ungrounded metallic part when dripping with different liquids and also when applying different electric fields in a metallic cylinder, measured with Faraday cup and analyzing how charges can change and how the excess occur at the interface drops. The main object of study developed was the evaporation of drops, the liquid was transferred through a glass microsyringe with the grounded metallic part and deposited on polytetrafluoroethylene (PTFE) surfaces with low residual electrostatic potential. During evaporation, the Kelvin probe was used to measure changes in electrostatic potential in the droplets, which registered an increase in the positive charge in the liquid until reaching a maximum value, followed by a rapid decrease in potential and then stabilization after total evaporation of the liquid. Different solutions were evaporated, deionized water and 3% NaCℓ (sodium chloride), solutions of three different surfactants sodium dodecyl sulfate (sodium lauryl sulfate) (SDS), cetylpyridinium chloride (CPCℓ), and ether 1,1,3, 3-tetramethyl-butyl-phenyl (9.5) - polyoxyethylene (Triton X-100) and drops of different pH. Through the mapping of electrostatic potential and microscopic measurements it was possible to verify an increase in charge in the drop, and where the drop was deposited the dielectric surface became positive and the surroundings in the PTFE, negative. In addition, an electrostatic model was proposed for the evaporation of liquid droplets deposited on the PTFE surface, where the negative charges (hydroxyls; OH-) are disposed in excess at the water-air and water-PTFE interface, while the positive charges (hydrons, H3O+) are found inside the drop (bulk). It is believed that all this work can collaborate/contribute to meteorological research in the future, as there is no model or electrification process explained for drops during evaporation. Also to be able to store all this energy generated spontaneously, which may someday be an alternative energy source. Este trabalho apresenta um estudo sobre a transferência de carga da micropipeta automática e da microseringa de vidro com a parte metálica aterrada e não aterrada ao fazer o gotejamento com diferentes líquidos e também ao aplicar diferentes campos elétricos em um cilindro metálico, medidos através do Copo de Faraday e analisando como ocorre a alteração e excesso de cargas na interface das gotas. O principal objeto de estudo desenvolvido foi a evaporação de gotas, o líquido era transferido através de uma microseringa de vidro com a parte metálica aterrada e depositadas em superfícies de politetrafluoroetileno (PTFE) com baixo potencial eletrostático residual. Durante a evaporação o eletrodo de Kelvin foi utilizado para medir as alterações de potencial eletrostático nas gotas, os quais registraram aumento de carga positiva no líquido até atingir um valor máximo, seguido de um rápido decréscimo de potencial e então estabilização após a evaporação total do líquido. Foram evaporadas diferentes soluções, água deionizada e 3% NaCℓ (cloreto de sódio), soluções de três diferentes surfactantes dodecilsulfato de sódio (lauril sulfato de sódio) (SDS), cloreto de cetilpiridínio (CPCℓ), e éter 1,1,3,3-tetrametil-butil-fenil (9,5) – poli-oxietilênico (Triton X-100) e gotas de diferentes pH. Através do mapeamento de potencial eletrostático e das medidas microscópicas foi possível verificar um aumento de carga na gota e onde estava depositada a gota a superfície dielétrica tornou-se positiva e aos arredores no PTFE, negativa. Além disto foi proposto um modelo eletrostático para a evaporação de gotas líquidas depositadas na superfície de PTFE, onde as cargas negativas (hidroxilas; OH-) estão dispostas em excesso na interface água-ar e água-PTFE, enquanto as cargas positivas (hidrônios, H3O+) encontram-se no interior da gota (bulk). Acredita-se que todo este trabalho possa colaborar/contribuir futuramente com pesquisas meteorológicas, pois não há nenhum modelo e nem processo de eletrização explicado para gotas durante a evaporação. Também conseguir armazenar toda esta energia gerada espontaneamente, podendo quem sabe algum dia ser uma fonte de energia alternativa.

Orientador: Eugênio Spanó Rosa Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas Resumo: O presente trabalho propõe um simulador de escoamento gás-líquido transiente unidimensional com mudança de fase, utilizando-se de um método de diferenças finitas compacto de sexta ordem. O desenvolvimento iniciou-se a partir de casos mais simples, aumentando-se gradativamente a complexidade do simulador. Primeiramente, desenvolveu-se um simulador para escoamento de um gás ideal. Em seguida, expandiu-se o simulador para abranger escoamentos gás-líquido sem mudança de fase e então finalmente obteve-se o simulador final, capaz de simular escoamentos gás-líquido com mudança de fase. Em todas as etapas, o simulador foi validado contra dados da literatura, de natureza experimental ou numérica. Os casos teste foram selecionados de forma a validar o presente simulador em uma grande variedade de situações, includindo, em diferentes casos: escoamentos puramente verticais, puramente horizontais, com transição de horizontal para vertical, com área variável e com transição de de escoamento monofásico para gás-líquido. Termos difusivos artificiais foram empregados nos três simuladores, a fim de diminuir oscilações espúrias nas redondezas de descontinuidades. O simulador final obtido é baseado no Modelo de Equilíbrio Homogêneo, uma vez que assume-se que as fases estão em equilíbrio termodinâmico, porém, difere-se deste uma vez que o presente simulador assume que as velocidades das fases podem diferir entre si, empregando o modelo de deslizamento para relacioná-las. As principais contribuições deste trabalho incluem: novos termos difusivos artificiais para escoamento bifásico, introdução de deslizamento entre as fases no Modelo de Equilíbrio e obtenção de perfis de variáveis, como fração de vazio, pressão e velocidades, tanto no tempo como no espaço Abstract: The present work proposes a simulator for transient, one-dimensional gas-liquid flow with phase change, employing a sixth order compact finite differences scheme. Development began on simpler cases, with the complexity of the simulator gradually increasing. Initially, a simulator for ideal gas flow was developed. Following that, the simulator was expanded to account for gas-liquid flow with no phase change and then finally the final simulator was developed, capable of simulating gas-liquid flows with phase change. In all steps, the simulator was validated against cases from the literature, both numerical and experimental. Test cases were selected to validate the present simulator in a wide variety of situations, including, in different simulations: purely vertical flow, purely horizontal flow, transition from horizontal flow to vertical flow, flow with cross-sectional area change and transition from single-phase flow into gas-liquid flow. Artificial diffusivity terms were employed in the three simulators, in order to dampen spurious oscillations near discontinuities. The final simulator obtained is based on the Homogeneous Equilibrium Model (HEM), as it assumes the two phases are in thermodynamic equilibrium, but differs from the HEM in that the two phases may have different velocities, linked to each other via the drift-flux model. The main contributions of this work include: new diffusivity terms for two-phase flow, introducing drift between the two phases in the Equilibrium Model and obtaining profiles for variables, such as void fraction, pressure and velocity, both in time and space Doutorado Térmica e Fluídos Doutor em Engenharia Mecânica CAPES 88882.435192/2019-01 FUNCAMP 2017/00450-7

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2020. Trabalhos envolvendo a aplicação da geração fotoquímica de vapor (PVG) para a análise de amostras orgânicas são notoriamente escassos e há poucas informações sobre o efeito dessa matriz na eficácia do processo fotoquímico. Com este intuito, este trabalho descreve a investigação de possíveis parâmetros que afetem a eficácia da PVG para As e Hg (CH3Hg+ e Hg2+) utilizando biodiesel e glicerina como amostras teste, a partir da detecção por espectrometria de absorção atômica (AAS). As reações fotoquímicas foram induzidas utilizando como fonte de fótons ultravioleta (UV) uma lâmpada de Hg de baixa pressão com emissão em 253,7 nm. As soluções de análise foram introduzidas no sistema fotoquímico por injeção discreta e submetidas à radiação UV por períodos compreendidos entre 12 e 70 s. Para a geração das espécies voláteis de Hg, estas soluções foram diluídas com n-propanol e o ácido fórmico foi utilizado como precursor orgânico, enquanto para o As elas foram aferidas com água e melhores eficiências de geração de vapor foram alcançadas quando o ácido acético (ou a mistura deste com o fórmico) foi utilizado como precursor. Para os três analitos, curvas de calibração por padrões externos, simulação de matriz e adição de padrão foram avaliadas, obtendo-se valores de limite de detecção inferiores a 5, 85 e 500 ?g L-1 para Hg2+, CH3Hg+ e As, respectivamente. Entretanto, por meio da execução destas diferentes estratégias de calibração, observou-se prejuízo à sensibilidade associada ao processo fotoquímico mesmo quando soluções contendo apenas 10% (v/v) de amostra foram submetidas ao fotorreator. Desta forma, avaliouse a viscosidade de soluções contendo biodiesel e constatou-se um aumento na viscosidade com a redução no fator de diluição da amostra, acompanhada de menor sensibilidade. A análise das soluções contendo biodiesel por espectroscopia de absorção molecular no UV mostrou que o biodiesel absorve fortemente radiação em 253,7 nm, o que gera competição por fótons entre a amostra e o precursor orgânico, com efeito imediato na sensibilidade do processo fotoquímico. Com os resultados obtidos neste estudo, presume-se que, independente do analito, a análise de amostras que apresentam elevada viscosidade e/ou compostos que competem por fótons UV afetam significativamente as reações fotoquímicas, tornando necessária a calibração por adição de padrão, na qual todas as características da matriz são levadas em consideração. Abstract: Methods that include photochemical vapor generation (PVG) to the analysis of organicsamples are scarce, and there is little information on the effect of the organic matrix onthe effectiveness of the photochemical process. Under this assumption, the goal of thiswork was to provide an in-depth investigation of parameters that affect the vaporgeneration efficiency of As and Hg (as CH3Hg+ and Hg2+) in organic samples, usingbiodiesel and glycerin as test samples and detection by atomic absorptionspectrometry. The photochemical reactions were triggered by photons emitted from anultraviolet (UV) low-pressure Hg lamp with emission at 253.7 nm. Sample solutionswere introduced in the photochemical system by flow injection and exposed to UVradiation for periods that ranged from 12 to 70 s. The generation of gas-phase Hg wasestablished following sample dilution with n-propanol and formic acid as the organicprecursor. For the PVG of As, samples were diluted with water and higher vaporgeneration efficiency was achieved using acetic acid or its mixture with formic acid.Three distinct calibration approach was evaluated for the three analytes, which includecalibration against aqueous standards, matrix-matched and standard addition. Limitsof detection values lower than 5, 85 and 500 ?g L-1 were obtained for Hg2+, CH3Hg+and As, respectively. However, the calibrations results reveal significant decrease insensitivity associated with the photochemical process in sample solutions containingas low as only 10% (v/v) of the organic sample. In order to further investigate thesensitivity loss, the viscosity of solutions containing biodiesel was evaluated Increasedviscosity was determined upon the reduction in the sample dilution factor, withsubsequent loss in sensitivity associated to PVG. An analysis of the solutionscontaining biodiesel by UV molecular absorption spectroscopy showed that biodieselsamples absorb strongly at 253.7 nm, which probably means that photon competitionbetween the sample and the organic precursor takes place inside the PVG reactor,with immediate effect on the sensitivity of the photochemical process. The resultsobtained in this study stand to demonstrate that regardless of the analyte, analysis ofhigh viscosity and/or organic samples will result in efficiency loss associated with thephotochemical process. Hence, in cases where signal suppression is not complete,standard addition calibration will likely become the calibration technique of choice tocarry out a quantitative analysis.

Objetiva-se realizar as classificações climáticas através dos modelos de Köppen e Thornthwaite e Mather para a área do municipio de Barbalha – CE com o intuito de subsidiar projetos de desenvolvimento, planejamento e ocupação agrícola, bem como, contribuir para a utilização racional de terras do Estado, gerando informações esta muito importante para a racionalização das suas diversas atividades produtiva e de políticas agrícolas. Utilizou-se dos valores médios mensais de precipitação e temperatura do ar adquiridos do banco de dados da estação meteorológica pertencente ao Instituto Nacional de Meteorologia Correspondente ao período de 1973 a 2018, com o intuito de gera informações para os tomadores de decisões governamentais. A Classificação climática de Köppen é baseada principalmente na quantidade e distribuição de precipitação e temperatura, anual e mensal. Os elementos de temperatura e precipitação constituem critério inicial para a divisão dos tipos de clima. Embora seja registrada grande variabilidade pluvial, é recomendado o plantio de sequeiro e familiar com o preparo da terra no mês de novembro e dezembro e seus plantios ocorrendo entres os meses de janeiro a abril, épocas de maiores índices pluviométricos. As classificações climáticas resultantes demonstraram sensível a orografia local, aos índices pluviais e as flutuações das temperaturas médias. As classificações climáticas de Thornthwaite consentiram separar eficazmente os climas na área em estudo. A metodologia utilizada neste artigo está consistências com diversos estudos sobre a região nordeste e em especial para a região de transição entre semiárido e cerrado. Salienta-se que os regimes pluviométricos e as variações das temperaturas foram determinantes para os cálculos e sua distribuição espacial

Os eventos climáticos extremos, resultado das interações acoplamento oceano-atmosfera, vêm se apresentando a cada ano mais intensos. Essa intensificação se deve, dentre outros fatores, ao incremento do processo de aquecimento global. Os eventos podem alterar a normalidade das estações climáticas do continente americano, influenciando na quantidade de água precipita no interior, afetando os ecossistemas locais e refletindo sobre diversas atividades produtivas. O objetivo principal do estudo foi investigar influência dos parâmetros climáticos, globais e regionais, sobre o volume de água acumulada nos reservatórios do interior do Nordeste, dentro de um período de 18 anos, 1998 a 2016. Foram avaliados 26 reservatórios, distribuídos em seis estados da região Nordeste do Brasil (Piauí, Ceará, Pernambuco, Paraíba, Rio Grande do Norte e Bahia). Os volumes de água dos reservatórios foram obtidos no site do DNOCS (Departamento Nacional de Obras Contra as Secas), as anomalias de temperatura da superfície do mar (TSM), no Oceano Pacífico Equatorial (El Niño 1+2, 3, 3.4 e 4) e no Oceano Atlântico Tropical [TNAI (Índice do Atlântico Norte Tropical) e TSAI (Índice do Atlântico Sul Tropical)], foram adquiridas pelo site da NOAA (National Oceanic & Atmospheric Administration) e os dados de precipitação e evaporação no site do INMET (Instituto Nacional de Meteorologia) e com instituições parceiras. Foi utilizada a correlação simples de Pearson para avaliar a influência das anomalias de TSM (regiões de El Niño 1+2, 3, 3.4 e 4, no Oceano Pacífico Equatorial, e TNAI e TSAI no Oceano Atlântico Tropical), evaporação e precipitação média sobre o volume de água dos reservatórios do Nordeste. Os reservatórios receberam fortes influências tanto dos processos climatológicos regionais quanto das anomalias globais de temperatura da superfície do oceano Atlântico e Pacífico. Entretanto, existe uma intensa convergência entre diversos fenômenos climáticos atuantes nessa região, que podem estar mascarando a real influência dos eventos climáticos extremos e que pode ser melhor compreendida.

The main elementary processes were identified during simultaneous crystallization of NaCl and KCl from aqueous solutions by the batchwise evaporative method using NaCl seeds. In the early stages of the batch operation, when only NaCl crystallizes, the main elementary processes are molecular crystal growth, agglomeration, and secondary nucleation. When the eutonic condition is exceeded, a KCl primary nucleation event takes place in solution. Subsequently, part of the resulting KCl particles agglomerate with the NaCl particles. Besides, epitaxial growth of KCl upon NaCl crystals takes place. Consequently, the product is comprised of mixed composition polycrystalline particles and single crystals of each salt. The elementary phenomena just described were sensitive to crystallization conditions such as evaporation rate, seed size, and seed content, suggesting the possibility of controlling the morphological features of the particulate product as well as the chemical composition of its size fractions. Such kno...