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Aplicação da estratégia de controle de nível baseado em modelo para um sistema de tanques
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2017-11-24) Silva, Isabela Venter; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Oliveira, Jackson Araújo de; Jesus, Anderson Alles de
Com o crescente desenvolvimento de tecnologias embarcadas, o uso de um controlador com estratégias de controle tradicionais, tais como a PID, pode ser substituído por estratégias mais avançadas de controle que garantam mais eficiência para situações complexas quanto à segurança do processo e qualidade final do produto. O presente trabalho investigou como se comporta métodos de controle baseado em modelo para um sistema laboratorial de tanques. Para tanto foi desenvolvido o modelo teórico com base nos balanços de massa, energia e momento, e estatístico, a partir de análise de dados coletados. Após este ser validado, foi aplicado a estratégia de controle baseado em modelo com abordagem genérica e ótima de maneira off-line, ambas com sintonia ISE. Para a resolução do modelo foi usado o método de Range-Kutta explícito e a otimização de parâmetros foi dada com o auxílio do método PSO. Por fim foi investigado a influência do tratamento de dados por reconciliação no desenvolvimento do controle. Concluiu-se que ambas as estratégias baseadas em modelo se mostraram mais eficientes quanto à estabilidade e proximidade da variável controlada ao setpoint, especialmente quando a reconciliação de dados se fez presente.
Avaliação da integração energética no processo de biodiesel via transesterificação supercrítica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-10) Santos, Jaívilles Cibele Pontes da Silva; Chiavone Filho, Osvaldo; Oliveira, Jackson Araujo de; http://lattes.cnpq.br/5058617634570704; http://lattes.cnpq.br/2621516646153655; https://lattes.cnpq.br/2066621290212852; Jesus, Anderson Alles de; http://lattes.cnpq.br/8705589070925511
A produção de biodiesel, uma alternativa sustentável aos combustíveis fósseis, enfrenta desafios relacionados à eficiência energética e viabilidade econômica. Neste contexto, a integração energética surge como uma estratégia essencial para otimizar processos industriais, reduzindo custos e impactos ambientais. Este trabalho avaliou a integração energética de um projeto de uma planta de biodiesel via transesterificação supercrítica, utilizando a Análise Pinch como ferramenta principal. A metodologia incluiu a simulação do processo no software HYSYS, caracterização de correntes térmicas e identificação do ponto Pinch, o que possibilitou a síntese de redes de trocadores de calor otimizadas. A aplicação da integração energética reduziu a demanda total de calor requerido de 217,95 kW para 119,72 kW, representando uma economia de quase 45%. Apesar do aumento nos custos de capital devido à maior área dos trocadores de calor, a análise econômica demonstrou que o tempo de retorno de investimento da planta integrada permaneceu próximo ao da configuração original. Adicionalmente, houve redução no consumo de água de refrigeração e vapor, agregando valor sustentável ao processo e tornando-o mais alinhado às exigências do mercado. Conclui-se que a integração energética não apenas melhorou a eficiência do processo, mas também manteve sua viabilidade econômica, reforçando o potencial do biodiesel como uma alternativa competitiva e ambientalmente responsável.
Biodiesel from oiticica oil (Licania rigida, Benth): production, thermogravimetric, and oxidative stability studies
(ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE PETRÓLEO E GÁS - ABPG, 2018-07-11) Guimarães, A. K. V.; Jesus, Anderson Alles de; Oliveira, Humberto Neves Maia de; Barros Neto, Eduardo Lins de; Gondim, Amanda Duarte; Chiavone Filho, Osvaldo
Oiticica is a feedstock with energetic potential for biofuel due to the presence of high oil content in its almond (54-60%). In this work, biodiesel from oiticica was produced by methyl transesterification using alkaline catalysts. Fatty acid methyl ester (FAME) obtained at 32 °C, with 1.5% of KOH and 2h of reaction time was higher (92%) than that with NaOH (85%). At the temperature of 50 °C, no difference between the catalysts was found, both resulting in a conversion of 91%. The best acid index was obtained with 1% of NaOH (0.40 mg KOH g-1 oil at 50 °C) and the best value of viscosity (9.61 mm2 s-1) with 1.5% of KOH at 50 °C. Oiticica oil and biodiesels exhibited high viscosities due the predominance of unsaturated compounds. Thermogravimetric analysis demonstrated to be a feasible technique, when compared to chromatography, in terms of time of analysis, conversion of the esters, and reagent consumption. All the biodiesels presented an oxidation temperature of 90 °C via Pressure Differential Scanning Calorimetry (PDSC)
Chemical interesterification of cotton oil with methyl acetate assisted by ultrasound for biodiesel production
(Brazilian Society of Chemical Engineering, 2018) Medeiros, Aldo Miro de; Santos, Ênio Rafael de Medeiros; Azevedo, Saulo Henrique Gomes de; Jesus, Anderson Alles de; Oliveira, Humberto Neves Maia de; Sousa, Elisa Maria Bittencourt Dutra de
In this study, research was performed on the interesterification reaction of cotton oil with methyl acetate, using potassium methoxide as catalyst, in the presence of ultrasonic waves. In order to obtain a better understanding of the process variables behavior, a response surface methodology was used along with statistical methods. The experiments were performed with molar ratio varying from 1:8 to 1:24, catalyst percentage of 0.1 to 1.3% (weight), ultrasonic nozzle amplitude varying from 30% to 90% (180 to 540 W) and vibration pulse varying from 50% to 90%. Process variables were optimized with the optimal molar ratio of 1:14.87, catalyst concentration of 1.17%, ultrasonic probe amplitude of 67.64% and vibration pulse of 67.30%. The average conversion of triglycerides was found to be 98.12% at the optimal conditions. The experimental data were adjusted to the second-order irreversible reaction approximation model, under optimized conditions, with temperatures of 30, 40 and 50 oC. Lastly, in comparison to the conventional methodology, a significant increase of 14% of triglycerides conversion utilizing ultrasonic waves was observed
Comportamento bidimensional da pluma de óleo e gás oriunda de um blowout na região da bacia potiguar
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-05-13) Souza, Bianca Felipe de; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Padilha, Carlos Eduardo de Araújo; https://orcid.org/0000-0002-1594-6814; http://lattes.cnpq.br/7400460833577257; http://lattes.cnpq.br/4285491614766814; Jesus, Anderson Alles de; Oliveira, Jackson Araújo de; Chiavone Filho, Osvaldo; http://lattes.cnpq.br/2621516646153655
A modelagem matemática de vazamentos submarinos de petróleo contribui para a compreensão da migração do óleo, predição de áreas afetadas e proporciona base técnica para a escolha, desenvolvimento e aplicação de ações eficientes de contenção. Acidentes como o da plataforma Deepwater Horizon em 2010 evidenciam a importância de modelos seguros de monitoramento e predição. A precisão dos modelos matemáticos está intimamente ligada às informações de campo próximo e à incorporação de detalhes do ambiente, incluindo os processos que ocorrem imediatamente no local do vazamento e a dinâmica da pluma. O estudo de tais fatores é relevante para estimativas de resultados e aprimoramento de métodos de resposta, por exemplo, a aplicação submarina de dispersantes no ponto de vazamento. Em cenários de blowouts, fatores como a influência de correntes oceânicas, altas pressões e a interação com o ambiente submarino acarretam dificuldades na modelagem das ocorrências antes de sua observação na superfície. Nesse contexto, o presente trabalho visa aprimorar a compreensão dos processos envolvidos na modelagem de vazamentos submarinos, aplicando essa análise à Bacia Potiguar, no nordeste brasileiro. São aplicados conhecimentos recentes em modelagem de campo próximo para desenvolver um estudo de caso de uma pluma submarina de petróleo e gás simulando um cenário de blowout na região analisada, a fim de mapear variáveis como o tempo e distância esperados para a contaminação atingir a superfície, composições e distribuição de diâmetros das partículas através da pluma gerada. A metodologia emprega o modelo de código aberto Texas A&M Oil Spill Calculator (TAMOC), que utiliza abordagem lagrangiana para a modelagem integral das partículas de óleo e gás em plumas submarinas. Para uma profundidade de 1 km foram realizadas simulações para duas velocidades horizontais de correntes oceânicas (v1 = 0,09 m/s e v2 = 0,2 m/s). O tempo mínimo estimado para a contaminação atingir a superfície foi de 1,1 h para a velocidade 1, a uma distância horizontal de 414,47 m da fonte; e de 1,37 h para a velocidade 2 a aproximadamente 1 km de distância horizontal do ponto de origem. As partículas lançadas no instante t = 0 s, a depender de sua composição e tamanho, podem demorar a emergir até 13,4 h (aparecendo na superfície a 4,48 km da origem) para v1, e até 14,4 h (a 10,8 km da origem) para v2. O padrão de composições quando as partículas chegam à superfície prevê maiores frações de benzeno, tolueno e etilbenzeno em regiões mais próximas da fonte e maiores percentuais de n-heptano e n-decano em partículas que emergem por último. A diferença de velocidades horizontais do ambiente não impactam significativamente na composição, mas observou-se que os percentuais de massa perdidos ao longo da coluna d’água são mais expressivos para a velocidade de arraste maior. As partículas têm tamanhos desde 0,63 mm até 16,19 mm, apresentando distribuição com d50 = 5,873 mm. Os resultados permitem visualizar a magnitude esperada para variáveis críticas da pluma durante as primeiras horas após a ocorrência do blowout e influência da velocidade das correntes nestes parâmetros.
Dados experimentais e método computacional para a determinação da composição no processo de regeneração de monoetileno glicol
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-06-17) Moura Neto, Mário Hermes de; Chiavone Filho, Osvaldo; http://lattes.cnpq.br/2621516646153655; http://lattes.cnpq.br/1794434264683782; Araújo, Alessandro Alisson de Lemos; http://lattes.cnpq.br/6204950349091367; Jesus, Anderson Alles de; http://lattes.cnpq.br/8705589070925511; Oliveira, Jackson Araújo de; http://lattes.cnpq.br/5058617634570704
Hidratos de gás são sólidos cristalinos formados pela combinação de pequenas moléculas de gás (e.g. CO2 e metano) e água. Esses sólidos podem se formar nos dutos de produção de gás natural, causando grandes prejuízos, como obstrução parcial ou total da produção e rompimento dos dutos. Monoetileno glicol (MEG) é um inibidor termodinâmico de hidrato de gás amplamente aplicado. Para garantir a viabilidade ambiental e financeira, o MEG deve ser regenerado e reutilizado. Uma série de medições de densidade e condutividade elétrica de misturas de água+MEG+NaCl foi reportada, permitindo a supervisão indireta da unidade de regeneração de MEG (MRU). Medidas de densidade (610 pontos experimentais) e condutividade elétrica (250 pontos experimentais) foram realizadas de 278,15 a 363,15 K, faixa completa de concentração de solventes e NaCl até próximo da saturação. A teoria de soluções foi aplicada na modelagem de densidade, através do volume de excesso (V E ). O V E foi correlacionado com a equação de Redlich-Kister. Uma correlação semiempírica com cinco parâmetros ajustáveis foi aplicada para condutividades elétricas de misturas binárias água+NaCl e MEG+NaCl. Para descrever o sistema ternário, uma regra de mistura quadrática com um parâmetro de correção foi responsável por contabilizar a composição do solvente. Foram obtidas correlações termodinâmicas precisas para densidade (ρ) e condutividade elétrica (κ) em função das concentrações de água, MEG e NaCl e temperatura. Essas funções permitiram a determinação dos dados de equilíbrio líquido-vapor (ELV) para misturas água+MEG na presença de NaCl em baixas pressões, que são importantes para descrever os efeitos da composição, temperatura e pressão na MRU. Uma versão modificada do ebuliômetro Othmer foi aplicada para medir os dados ELV para o sistema água+MEG+NaCl a 101,32, 65 e 35 kPa. Os modelos de coeficiente de atividade ENRTL e UNIQUAC foram parametrizados para descrever o comportamento de ELV da mistura. As soluções binárias MEG+NaCl apresentam propriedade coligativa inversa, ou seja, a adição de sal diminui a temperatura de bolha. Os dados ELV indicaram que a separação da água perde eficiência com a adição de sal. As funções ρ e κ apresentaram comportamento aproximadamente ortogonal entre si, permitindo a determinação da composição da mistura. O ambiente Matlab foi aplicado para resolver o sistema não linear de duas equações com restrições. A função fmincon foi considerada robusta para determinação de composição a partir dos dados experimentais de densidade e condutividade elétrica. A metodologia proposta foi extensivamente testada (860 pontos de dados) e foram obtidos desvios menores que 0,0060 e 0,0011 em fração mássica de solventes e NaCl, respectivamente, demonstrando a exatidão exigida.
Descrição do comportamento de fases e volumétrico de sistemas aquosos contendo dióxido de carbono e eletrólitos à altas pressões: dados experimentais e modelagem termodinâmica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-06) Monteiro, Mateus Fernandes; Chiavone Filho, Osvaldo; Nascimento, Paula Fabiane Pinheiro do; Silva, Dannielle Janainne da; Jesus, Anderson Alles de
A modelagem do equilíbrio de fases de sistemas aquosos contendo dióxido de carbono, cloreto de sódio e monoetileno glicol é requerida para a simulação e projeto de processos de tratamento do gás natural. A obtenção de dados experimentais de densidade no equilíbrio de fases é necessária para a parametrização adequada das equações de estado, possibilitando a descrição do comportamento dos sistemas. Para isso, uma célula de equilíbrio de alta pressão com janela de safira, que permite um intervalo de pressões de 6 a 31 MPa e temperaturas até 393 K acoplada a um densímetro digital de tubo oscilatório foi utilizada para a obtenção de dados de densidade no equilíbrio de fases para os sistemas supracitados. Foram realizados experimentos nas temperaturas de 293,15 e 323,15 K. Pra o cloreto de sódio foram feitos ensaios nas concentrações de 1 e 4 molal e saturação. Para o monoetileno glicol foram utilizadas concentrações de 30, 50 e 80% em base mássica. Para a modelagem termodinâmica dos sistemas foram avaliadas as equações de estado de Soave Redlich-Kwong (SRK) e Cubic Plus Association (CPA). A translação de volume de Peneloux no modelo SRK para esses sistemas também foi estudada. Para a CPA foi avaliado a influência do esquema de associação do dióxido de carbono na capacidade descritiva do modelo. Os resultados mostram que a equação de estado SRK não descreve satisfatoriamente o equilíbrio de fases desses sistemas, sendo necessário o acoplamento do termo da CPA. Embora a translação de volume implica a melhora na descrição do comportamento volumétrico, os ganhos observados foram pouco significativos.
Desenvolvimento de Programa e Interface Gráfica em Python para Controle de Bombas Seringas Utilizadas em Microdevices
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-08-06) Oliveira, Luiz André Fialho; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Jesus, Anderson Alles de; Oliveira, Giovanny Silva de
Como consequência da grande revolução computacional, os processos e aparatos fabris passam por significante modificação tecnológica. Nos dias atuais, para a correta utilização e controle de maquinários, é exigida, na maioria das vezes, a existência de uma interface gráfica para facilitar a sua operação pelo operador. O número de novos maquinários que são gerados nessa revolução dificulta o acesso a esses programas. Diante disso, é cada vez mais comum a exigência de conhecimentos de programação do engenheiro responsável para que ele, com o auxílio dos demais empregados, desenvolva as interfaces de operação e os mecanismos de controle. No presente trabalho, houve a elaboração de um programa em Python visando o controle de uma bomba seringa utilizada em experimentos de micro fluido. Esse programa possui ferramentas de comunicação com placa Arduino e controle de conexão. O programa foi implementado no Laboratório de Energias Alternativa e Fenômenos de Transporte (LEAFT) e, até a elaboração desse trabalho, não houve queixas de mal funcionamento.
Dessulfurização de combustíveis via extração líquido-líquido em microdispositivos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-03-08) Santiago, Luiz Eduardo Pereira; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Padilha, Carlos Eduardo de Araújo; https://orcid.org/0000-0002-9532-3026; http://lattes.cnpq.br/1186888955341616; https://orcid.org/0000-0002-1594-6814; http://lattes.cnpq.br/7400460833577257; http://lattes.cnpq.br/8654979200815633; Jesus, Anderson Alles de; Vitor Sobrinho, Eledir; Ruiz, Juan Alberto Chavez
Métodos convencionais de remoção de compostos sulfurosos apresentam desempenho insatisfatório, principalmente ao tratar compostos aromáticos. De forma a superar essa dificuldade, estudos atuais têm direcionado esforços ao investigar a extração dessulfurativa (EDS) profunda utilizando microdispositivos. Estas unidades são projetadas com canais de tamanho micrométrico, responsáveis por intensificar fenômenos de transferência de calor e massa. Na utilização da EDS, é essencial uma escolha adequada de um solvente extrator e dentre as possibilidades, um excelente candidato é o polietileno glicol (PEG). O presente trabalho estudou o desempenho extrativo oferecido por microdispositivos, assim como aspectos relacionados à intensificação de transferência de massa, adotando como solvente extrator o PEG 300 e o PEG 400 na remoção de dibenzotiofeno. A identificação dos padrões de escoamento foi realizada por colorimetria digital de imagens, sendo possível a estimação mais exata de área interfacial específica e do coeficiente volumétrico de transferência de massa. Os experimentos seguiram uma lógica experimental que permitiu um entendimento a respeito da dessulfurização profunda. Adicionalmente, os fenômenos de transferência de massa envolvidos e a aplicação das melhores condições experimentais em um combustível real foram devidamente mensurados. Os resultados obtidos com combustível modelo foram capazes de alcançar 99.36% de remoção de DBT em 1,0 minuto de tempo de residência, razão volumétrica de 1:1 e com três ciclos multiestágios, em microcanais com 0,5 mm de diâmetro e 1,0 m de comprimento. Ademais, a aplicação das melhores condições em um combustível real resultou na diminuição da concentração total de enxofre de 1642 ppm para 312 ppm, representando uma eficiência extrativa de 81,04%.
Equilíbrio de fases e comportamento volumétrico de sistemas aquosos contendo CO2, monoetileno glicol e NaCl nas condições de explotação de gás natural
(2019-07-26) Araújo, Izabella Regina de Souza; Chiavone Filho, Osvaldo; Jesus, Anderson Alles de; ; ; ; Silva, Dannielle Janainne da; ; Guerra Neto, Dival de Brito;
A explotação de gás em águas profundas no Brasil traz desafios devido às elevadas pressões, baixas temperaturas, alto teor de CO2 presente e de NaCl carreado para os fluidos de produção. O processo de regeneração do monoetileno glicol (MEG) em baixas pressões, utilizado como inibidor de hidrato, também apresenta um campo de estudo com relação à solubilidade e precipitação do sal NaCl. Neste contexto, este trabalho englobou a montagem de um aparato experimental, para avaliação do comportamento volumétrico e do equilíbrio de fases em misturas, em condições de temperatura e pressão aproximadas daquelas da explotação de gás em águas profundas, avaliando parâmetros como densidade e solubilidade, em pressões de 4,0 a 31,0 MPa e nas temperaturas de 293,15 e 323,15 K. O aparato experimental foi montado através das interligações entre um densímetro Anton Paar 4200M, uma bomba seringa e banhos termostáticos com dois tipos de vasos de pressão: o Reator Parr 4561 e uma célula de equilíbrio de volume variável. Os pontos de densidade obtidos com o aparato experimental foram validados com dados e modelos da literatura. Para tanto utilizou-se sistemas simples como os componentes puros CO2 e água (desvios médios de 0,11%, ou seja, ±0,00095 g/cm³ para o CO2, e 0,15%, ou seja, ±0,0015 g/cm³ para a água, quando comparados com equações específicas para esses componentes), e o binário CO2 + água (desvios médios abaixo de 0,07%, ou seja, ±0,0007 g/cm³, ao serem comparados com modelos obtidos a partir de dados da literatura). Realizou-se a calibração do densímetro, para permitir o uso em temperaturas entre 293,15 e 329,85 K, e pressões entre 1,0 e 31,0 MPa, com tetraclorometano e etanol, resultando em uma incerteza de 0,09% (±0,0014 g/cm³). Além dos pontos experimentais obtidos dos componentes puros já mencionados e do binário CO2 + água, também foram obtidos dados do sistema binário água + NaCl 6,22 molal, do sistema ternário CO2 + água + NaCl (soluções salinas 1 molal e 4 molal) e do ternário CO2 + água + MEG (concentrações das soluções aquosas de MEG de 30%, 50% e 80% m/m). O software Specs v5.63 e um código feito no software MATLAB foram utilizados para verificar qual equação de estado (equações cúbicas Soave-Redlich-Kwong ou Peng-Robinson, ou equação Cubic plus Association) era mais adequada para predizer a densidade da fase aquosa dos sistemas binários e ternários na ausência de eletrólitos nas condições experimentais; concluindo-se que a utilização da equação Cubic plus Association (CPA) resultava em valores mais coerentes de densidade da fase aquosa. Além das densidades experimentais medidas, também foram obtidas as solubilidades do CO2 na fase aquosa dos sistemas através de modelagem com a equação CPA, resultando em valores aproximados àqueles da literatura. No caso dos sistemas contendo eletrólitos, foram utilizados principalmente dados da literatura para comparação com os dados experimentais deste trabalho.
Esterificação em meio continuo pressurizado em reator de leito fixo com presença de inertes
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2017-06) Tavares, Joabe Hilário de Oliveira; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Jesus, Anderson Alles de; Santiago, Luiz Eduardo Pereira; Deus, Marcell Santana de
As pesquisas referentes à produção de biodiesel vêm se intensificando ao longo dos anos com o intuito de atender as melhores condições do ponto de vista econômico e ambiental A rota química comumente utilizada para a produção de biodiesel é a transesterificação e esterificação catalítica empregando catalisadores homogêneos (ácidos ou básicos) ou heterogêneos. Apesar disso, essa rota apresenta diversas desvantagens com relação aos valores de conversão como também a separação dos produtos obtidos ao fim do processo, além da alta sensibilidade a impurezas que podem estar presentes nos óleos utilizados. Como alternativa, tem se estudado a produção de biodiesel sob condições supercríticas. A principal vantagem a destacar é a dispensabilidade de uso de catalisadores, o que implica na redução dos custos de separação. O presente trabalho apresenta um estudo da reação de esterificação entre o ácido oleico e etanol em condições supercríticas conduzidas em um reator tubular de forma contínua. Avaliou-se os efeitos da temperatura (300, 350 e 400 °C), tempo de residência (3,23 e 6,46 min) e razão molar (ácido oleico:etanol) (1:1, 1:3, 1:6, 1:10, 1:20, 1:30, 1:40, 1:50, 1:60 e 1:70) na produção de biodiesel a uma condição de pressão de 15 MPa. Nas condições operadas, os efeitos de temperatura e tempo de residência se mostram positivos em todos os casos e se observou um pico de conversão para a razão de 1:6. Também foi feita uma comparação dos valores de conversão obtidos para todas as razões molares a temperatura de 350 °C e pressão de 15MPa, considerando o reator sem e com recheio de inertes (porosidade de 0,38). Nas condições especificadas para temperatura e pressão, tanto com como sem a presença de recheio de inertes, obteve-se valores de conversão superiores a 96%.
Estudo do óleo de oiticica (Licania rigida, Benth) para obtenção de biodiesel e avaliação das suas propriedades como combustível
(2018-12-11) Guimarães, Adriana Karla Virgolino; Chiavone Filho, Osvaldo; Gondim, Amanda Duarte; ; ; ; Oliveira, Humberto Neves Maia de; ; Jesus, Anderson Alles de; ; Quinteiro, Leila Martins da Costa; ; Azevêdo, Saulo Henrique Gomes de;
Com as alterações do clima, decorrentes da queima de combustíveis fósseis, torna-se urgente a mudança na matriz energética. O biodiesel é umas das alternativas favorável à substituição do diesel mineral. Nesse trabalho, se propôs estudar a obtenção do biodiesel a partir do óleo de oiticica por transesterificação metílica via catálise homogênea (NaOH e KOH). A oiticica apresenta um elevado teor de óleo em sua amêndoa (> 60%). O óleo das sementes de oiticica selecionadas e classificadas de acordo com o ano (2015 e 2017), safra e o grau de maturação (verde - V, seca - SS, madura - M e verde sem epicarpo – SV) foi extraído por prensagem mecânica contínua e descontínua. A composição química do óleo e biodiesel de oiticica foi determinada por Cromatografia Gasosa acoplada a Espectroscopia de Massa (CG-EM). O estudo de síntese foi realizado em diversas condições reacionais de: temperatura (entre 32 e 80 °C), tempo de reação (2 a 5 h), razão molar óleo/álcool (1:6 - 1:20), e percentual mássico de catalisador (0,5 a 2,0%), onde as condições favoráveis obteve-se com razão molar (O:A) 1:9, 32 °C, 1% catalisador KOH/MeOH e 4 h para o óleo de oiticica verde sem epicarpo da 2ª colheita de 2017 (OSV2). Os melhores resultados físico-químicos alcançados das sínteses do biodiesel mostraram: 0,34 mg KOH/g (índice de acidez), 922,6 kg/m3 (densidade) e 8,647 mm2 /s (viscosidade cinemática). A conversão dos ésteres foi determinada por análise de termogravimetria (TG/DTG) e por TGA-FTIR (análise de termogravimetria acoplada com espectrofotometria de infravermelho) comprovou-se pelos espectros a presença apenas dos ésteres para o B100. Em condições otimizadas, obteve-se o grau de pureza máximo de 96,1%, em 4h15min, com 1,27% (m/v) do catalisador KOH/MeOH a 32 °C. A estabilidade oxidativa do B100 foi de 0,43 h, indicando um tempo curto para manter em estocagem devido a suscetibilidade a oxidação do biodiesel. As blendas formuladas (B10 a B50) apresentaram índice de acidez acima do limite apenas para a B50. Para a densidade e viscosidade cinemática, todos os resultados se mostraram dentro do especificado pela ANP. O ponto de fulgor para o B100 (183 °C) e B10 (58 °C) se mostrou bem superior ao limite especificado, o que demostra o potencial energético desses biocombustíveis. Conclui-se, que as condições reacionais estudadas se mostraram viáveis para a produção do biodiesel de oiticica puro. Todavia, é indicada a mistura a outros biodieseis em razão da viscosidade e o uso de antioxidantes, a fim de melhorar a estabilidade termooxidativa do biodiesel de oiticica.
Estudo experimental e modelagem matemática do processo de produção de biodiesel em reator de borbulhamento
(2018-03-09) Silva, Maxwell Gomes da; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Jesus, Anderson Alles de; ; ; ; Oliveira, Jackson Araújo de; ; Ruiz, Juan Alberto Chavez; ; Braga, Renata Martins;
Reatores de borbulhamento são amplamente empregados em reações heterogêneas do tipo gás-líquido e gás-sólido-líquido em diferentes condições operacionais. Este tipo de reator vem sendo largamente utilizado na indústria química, bioquímica e petroquímica em diferentes tipos de processos como cloração, oxidação e remoção de CO2. Uma aplicação mais recente dos reatores de borbulhamento é a produção de biodiesel. Neste processo, vapor superaquecido de álcool é borbulhado em um meio líquido contendo o substrato reacional. O álcool, após ser transferido para a fase líquida, reage com o material lipídico para formar ésteres monoalquílicos (biodiesel) a partir da reação de esterificação e transesterificação, de acordo com a quantidade de triglicerídeos e ácidos graxos livres presentes na matéria-prima. Neste trabalho, uma unidade experimental de um reator de borbulhamento foi desenvolvida para a realização de experimentos de esterificação de ácido oleico em meio ácido utilizando vapor superaquecido de etanol. O reator foi operado em regime de semibatelada, onde os efeitos da vazão volumétrica de etanol, temperatura do meio reacional e utilização de um distribuidor gás foram avaliados com base na conversão do ácido oleico. Os resultados obtidos mostraram que todas as variáveis analisadas apresentam efeito significativo na performance do processo, onde conversões de 98% foram alcançadas para temperaturas reacionais de 130°C e vazão de 3,65 mL/min em aproximadamente 50 minutos de reação. A utilização do distribuidor de gás para geração das bolhas de vapor superaquecido de etanol fez com que a taxa média de conversão do processo fosse aumentada em até 38 % em relação aos experimentos realizados sem o distribuidor. Um modelo matemático fenomenológico foi desenvolvido e implementado em MATLAB® para descrever e analisar o processo. Os dados experimentais de conversão obtidos foram utilizados na estimação dos parâmetros cinéticos e de transferência de massa, bem como na validação do modelo proposto. O ajuste do modelo aos dados experimentais apresentou um coeficiente de determinação R² de 0,987, além de exibir grande capacidade preditiva, sendo utilizado para simulação e análise do processo.
Extração e avaliação do rendimento do extrato de Stevia Rebaudiana Bertoni
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-12-07) Medeiros, Paulo Joadi Guerra Lima de; Sousa, Elisa Maria Bittencourt Dutra de; Medeiros, Aldo Miro de; Jesus, Anderson Alles de
Na busca por uma melhor qualidade de vida, as pessoas têm procurado consumir alimentos mais saudáveis. Dessa forma, adoçantes de baixa caloria preparados a partir de fontes naturais ganham destaque e são utilizados como substituintes do açúcar, um dos responsáveis por problemas nutricionais e de saúde. Dentre os adoçantes naturais, destacam-se os glicosídeos de esteviol presentes nas folhas da planta Stevia rebaudiana Bertoni, oriunda do nordeste do Paraguai. Essa planta é uma das fontes inexaustivas de materiais medicinais para as indústrias farmacêuticas, de cosméticos e de alimentos. Em vista disso, este trabalho teve como objetivo geral avaliar os rendimentos globais mássicos de extrações convencionais simples e sequencial com solventes polares e apolares, analisando também a influência da polaridade nos rendimentos. Além disso, objetivou-se analisar as amostras dos extratos e a amostra do adoçante comercial Stevia em High Performance Liquid Chromatography (HPLC), comparando-se a concentração e o teor dos componentes majoritários indentificados. Para isso, as extrações foram realizadas com 20 g de amostra de folhas secas de Stevia rebaudiana Bertoni embebidas em 200 mL de solvente, a 25 ºC, no tempo de 24 h sob agitação de 200 rpm. Os resultados do rendimento global das extrações simples mostraram valores de 6,73% com o solvente etanol; 17,49% com etanol:água (80:20 v/v); 17,58% com a água; 17,30% com o metanol; tendo a mistura de solventes metanol:água (80:20 v/v) o maior rendimento, de valor 24,70%. Os rendimentos para a extração sequencial foram 0,87% com o hexano, 2,96% com o diclorometano, 1,39% com o acetato de etila e o maior rendimento, obtido com o metanol, com valor de 19,09%. A partir dos cromatogramas, verificou-se que as concentrações dos componentes majoritários encontrados nas amostras dos extratos são maiores do que as concentrações dos mesmos componentes na amostra do adoçante comercial, sendo as maiores concentrações encontradas na amostra do extrato da mistura metanol:água, considerando as extrações simples, e na amostra do metanol, considerando a extração sequencial. Quanto à porcentagem dos componentes nas amostras, os componentes 1 e 2 apresentaram porcentagens maiores nas amostras dos extratos do que na amostra comercial. Enquanto o componente 3 apresentou porcentagem maior na amostra comercial do que nas amostras dos extratos.
Extração supercrítica de óleo de Sesamum indicum L. e aplicação como inibidor de corrosão em aço AISI 1020 através de sistemas microemulsionados
(2015-08-06) Carvalho, Ricardo Henrique Rocha de; Sousa, Elisa Maria Bittencourt Dutra de; Conceição, Marta Maria da; ; ; ; Oliveira, Humberto Neves Maia de; ; Jesus, Anderson Alles de; ; Galvao, Elisangela Lopes; ; Melo, Klismeryane Costa de;
O problema da corrosão tem preocupado diversos setores da indústria no mundo, trazendo uma série de inconvenientes e prejuízos na reposição ou manutenção de diversos equipamentos constituídos de ligas metálicas. Inibidores de corrosão formulados à base de sistemas microemulsionados, têm sido estudados buscando minimizar os transtornos causados por processos corrosivos. Diante dessa realidade, o presente trabalho propôs a formulação de sistemas microemulsionados utilizando óleo de gergelim como fase orgânica. O óleo de gergelim utilizado na formulação das microemulsões foi extraído via CO2 supercrítico, mediante utilização de planejamento fatorial 23, buscando as melhores condições de temperatura, pressão e percentual de metanol (co-solvente) para melhorar o rendimento do processo. A extração supercrítica concentra no extrato obtido uma série de componentes polares conhecidos como lignanas, destacando-se a sesamina, sesamolina e o sesamol, conferindo ao óleo uma excelente capacidade antioxidante. A eficiência do óleo de gergelim (Sesamum indicum L.) como antioxidante e como inibidor de corrosão foi avaliada mediante análise dos sistemas β-caroteno/ácido linoléico e técnica eletroquímica de curvas de polarização de Tafel. Os sistemas microemulsionados foram caracterizados e em seguida aplicados como inibidores de corrosão em aço carbono AISI 1020, muito comum na indústria do petróleo. Dois sistemas microemulsionados foram formulados, O SME1 (composto por óleo de gergelim, água e Tween 80 como tensoativo) e o SME2 (composto por óleo de gergelim, água e uma mistura na razão de 1:1 de Ultrol L/90 e butanol, como tensoativo e cotensoativo respectivamente). Os sistemas SME1 e SME2 foram testados em concentrações de 25, 50, 75, 100, 200 e 400 ppm em soluções salina afim de determinarmos o percentual de inibição à corrosão de cada sistema. No processo de extração supercrítica, segundo análise estatística, o parâmetro que mais influenciou no rendimento foi a pressão, alcançando o máximo de 34,23% a uma pressão de 250 bar, temperatura de 70°C e 10% de metanol como co-solvente. Foi possível gerar um modelo matemático que se mostrou preditivo e significativo para um intervalo de confiança de 95%. Quanto à inibição da corrosão do aço AISI 1020, o sistema SME2 na concentração de 400 ppm alcançou uma eficiência máxima de 88,16% de inibição de passagem de corrente pelo eletrodo em estudo. Os resultados de eficiência de inibição da corrosão do SME2 foram ajustados às isotermas de Langmuir e Frumkin, visando entender melhor o processo de adsorção dessas microemulsões sobre as superfícies metálicas. A isoterma que melhor se ajustou aos resultados experimentais, apresentando um R2 = 0,99 foi a de Langmuir, comprovando que o processo de adsorção das micelas foi puramente físico, ligando-se à superfície metálica por forças de Van Der Walls.
Extraction of palm oil using propane, ethanol and its mixtures as compressed solvent
(Elsevier, 2013-09) Jesus, Anderson Alles de; Almeida, Lays C.; Silva, Edson Antônio da; Cardozo Filho, Lúcio C.; Egues, Silvia Maria da Silva; Franceschi, Elton; Fortuny, Montserrat; Santos, Alexandre Ferreira; Oliveira, Jackson Araújo de; Sousa, Elisa Maria Bittencourt Dutra de; Dariva, Claudio
This work is aimed to investigate the extraction of palm oil using pressurized ethanol and propane as solvents. The effects of temperature (293⿿333 K), pressure (from 10 to 20 MPa), solvent flow rate (from 1 to 5 mL/min), and composition of the solvent mixture were evaluated on the oil extraction yield, and chemical profile of the extracted oils. The experiments were conducted in a 100 mL extractor coupled to a HPLC pump for ethanol and a syringe pump for the propane displacement. Global yields up to 75 wt% were obtained in the experiments. The kinetic profiles of the extractions were described by the Sovová⿿s model, which presented good agreement with the experimental observations. The palm oils extracted with distinct solvents were characterized regarding its density and viscosity in a temperature range from 293 to 343 K, its chemical profile determined by GC/MS, and carotenoid content
Implementação de controle de temperatura do tipo split-range (faixa dividida) em um sistema de refrigeração
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016) Silva Junior, Vivaldo Alexandre da; Oliveira, Jackson Araújo de; Anderson Alles de Jesus; Oliveira, Jackson Araújo de; Jesus, Anderson Alles de; Souza, Domingos Fabiano de Santana
Este trabalho consistiu na montagem de uma unidade laboratorial de refrigeração equipada com um sistema de controle desenvolvido com base numa estratégia do tipo Split-range para o controle de temperatura do líquido. Após uma análise do sistema em malha aberta, verificou-se que o comportamento da variável de saída (temperatura) em relação às duas entradas manipuladas (atuação na potência da resistência e na unidade de refrigeração) resultou em sistemas do tipo pura capacidade. Com base nos conceitos de que o controlador proporcional é capaz de evitar off-set em sistemas de pura capacidade, tal tipo foi escolhido para fechar a malha com estratégia Split-range (faixa dividida) de ação sequencial inversa, atuando nas resistências elétricas para o aquecimento e na unidade de condensação para o resfriamento. Testes em malha fechada foram realizados com diferentes valores para o ganho proporcional do controlador e uma análise de desempenho foi feita com base no método de integração dos erros absolutos (IAE). A partir deste estudo foi possível verificar os parâmetros do controlador que melhor se adequaram ao processo.
Influência do leito de inertes em reator tubular para produção de biodiesel a partir de óleo de soja e etanol supercrítico
(2016-12-16) Rebouças, Érica Guedes; Oliveira, Jackson Araújo de; Souza, Domingos Fabiano de Santana; ; http://lattes.cnpq.br/7400460833577257; ; http://lattes.cnpq.br/5058617634570704; ; http://lattes.cnpq.br/8977628635888979; Sousa, Elisa Maria Bittencourt Dutra de; ; http://lattes.cnpq.br/0263455300382979; Gondim, Amanda Duarte; ; http://lattes.cnpq.br/6738828245487480; Jesus, Anderson Alles de; ; http://lattes.cnpq.br/8705589070925511; Ruiz, Juan Alberto Chavez; ; http://lattes.cnpq.br/7463463383362150
A partir das limitações nas fontes de energia, principalmente aos derivados de petróleo, surge o biodiesel que é produzido por rotas tradicionais e consolidadas, como a transesterificação, empregando aquecimento convencional e catálise homogênea. Na busca por novas tecnologias de produção de biodiesel, os processos utilizando álcool em condições supercríticas têm sido amplamente investigados. E a importância de uma operação contínua tem levado a alguns estudos de produção de biodiesel em meio supercrítico utilizando reatores tubulares. O presente trabalho tem o objetivo de investigar o emprego de leito de inertes (vidro) em um reator tubular para produção de biodiesel a partir de óleo de soja com etanol pressurizado. A partir de um planejamento experimental, foram analisados os efeitos da temperatura (300, 350 e 400°C), da vazão volumétrica de alimentação dos reagentes (0,5 e 1 mL/min) e da porosidade do leito (0,42, 0,38 e 0,32) nas condições de 15 MPa e razão molar óleo:etanol 1:40 sobre o teor em ésteres. Além disso, foi analisado o efeito da razão molar óleo:etanol, e para isso foram conduzidas corridas experimentais a 350°C, 15 MPa e porosidade de 0,38 nas vazões de 0,3; 0,5; e 1 mL/min, em diferentes razões molares (1:10 – 1:70). Em geral, os resultados indicaram um efeito positivo da temperatura sobre o teor em ésteres, devido a maior solubilidade do óleo no álcool, nestas condições. Outro resultado interessante, foi o efeito combinado da vazão e da porosidade sobre tempo de residência, maximizando a transferência de massa e a miscibilidade entre as fases, possibilitando o avanço da reação em baixos tempos. O melhor resultado em teor de ésteres (98,99%) foi alcançado após 5,44 min de reação, nas condições de 400°C, 15MPa, razão molar óleo de soja:etanol 1:40, vazão de alimentação de 0,5 mL/min, e porosidade de 0,32.
Inserção do tubo de Pitot nas aulas de fenômenos de transporte experimental
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-06-03) Guimarães, Kelvin Gama; Oliveira, Jackson de Araújo; Anderson Alles de Jesus; Jesus, Anderson Alles de; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Oliveira, Edson Leandro de
Os Fenômenos de Transporte constituem uma área de estudo importante da engenharia química, com três seções: a fluidodinâmica, a transferência de calor e a transferência de massa. Aplicar os conhecimentos aprendidos nas aulas teóricas em práticas laboratoriais é de suma importância para a aprendizagem dos alunos. Nesse trabalho foi implementada uma prática de Fenômenos de Transporte utilizando um Tubo de Pitot. O Pitot é um instrumento bem simples e de fácil entendimento empregado para a medição de velocidade em escoamento. A partir da medição de velocidade realizada por um tubo de Pitot, é possível inferir a vazão de escoamento de um fluido, sendo esta uma das principais variáveis de processo na Engenharia Química. Na unidade prática construída, um soprador de ar foi conectado a uma tubulação contendo um tubo de Pitot instalado. As tomadas de pressão diferencial do Pitot foram conectadas a um manômetro em “U” com coluna líquida de água e a um sensor de pressão eletrônico. Também, foi implementado um sistema automático para registrar os dados do sensor de pressão e para modular a rotação do soprador de ar a partir de um inversor de frequência. O sistema automático foi comunicado através de um programa desenvolvido com interface computacional que permite os usuários realizar a prática experimental atuando em modo remoto. O sistema foi testado em diferentes condições de velocidade do ar e, aplicando a equação de Bernoulli, foi possível encontrar uma correspondência significativa entre a velocidade inferida pelas medidas de pressão diferencial com os valores de velocidade obtidos através de um anemômetro portátil.
Modelagem e análise experimental da transesterificação do óleo de soja através de microondas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-06-03) Silva, Paulo César Messias da; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Anderson Alles de Jesus; Souza, Domingos Fabiano de Santana; Jesus, Anderson Alles de; Deus, Marcell Santana de
Nas últimas décadas, técnicas de produção de biodiesel através da transesterificação de óleos ou gorduras tem se intensificado. Isso se deve ao aumento da procura por fontes de energia mais “limpas” (que poluem menos o meio ambiente), como é o caso do biodiesel. Uma das técnicas muito utilizada é o aquecimento da reação através de micro-ondas. O uso de micro-ondas tem resultado em reações mais rápidas e com conversões maiores de biodiesel. Diante disso, este trabalho realizou experimentos utilizando o óleo de soja como matériaprima para a produção do biodiesel, junto com o etanol e catalisadores homogêneo (KOH – Hidróxido de sódio) e heterogêneo (ZnAl2O4 – Aluminato de zinco) em reator tipo batelada dentro de um micro-ondas comercial. Através dos experimentos, e com ajuda do programa Statistica® e o simulador EMSO®, foi possível montar o modelo cinético do reator em batelada aquecido por micro-ondas e analisar qual o melhor catalisador a ser utilizado, qual o tempo da reação para uma produção satisfatória de biodiesel e qual a razão molar entre etanol e óleo é indicada para se obter biodiesel em menor tempo reacional.

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