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ANDERSON ROCHA AMARAL
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ESTUDO DE VIABILIADE ECONÔMICA DO PROCESSO DE PIRÓLISE E CRAQUEAMENTO TERMO-CATALÍTICO EM ESCALA PILOTO UTILIZANDO-SE MATERIAL LIGNO-CELULÓSICO, LIPÍDICO, DE ÓLEO DE PALMA (Elaeis guineensis, Jacq) E RESÍDUO DA NEUTRALIZAÇÃO DO ÓLEO DE PALMA
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Data: 27/12/2022
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Neste trabalho, é apresentado um estudo de avaliação técnico-econômica da produção de bio-oil, coque e gases, via o processo termo-catalitico de pirólise, seguido da destilação do bio-óleo para a produção de biocombustíveis. As matérias primas foram os resíduos de material base-lipídica (gordura/óleo de fritura residual das caixas de retenção de gordura do restaurante universitário da Universidade Federal do Pará – UFPA), material ligno-celulósico de sementes de açaí (Euterpe oleracea. Mart), óleo de palma e resíduo da neutralização do óleo de palma. A partir da literatura, são apresentados os rendimentos de produção do bio-óleo para cada experimento de pirólise e destilação e comparados com a literatura. Assim como, são apresentados os dados das características físico-químicas das matérias primas, do bio-óleo e da composição dos biocombustíveis produzidos (biogasolina, bioquerosenem disiel leve e diesel pesado). Os indicadores econômicos para a avaliação do projeto mais viável e pirólise seguida da destilação foram: a) o critério de payback simples, b) payback descontado, c) valor presente líquido (VPL), d) taxa interna de retorno (TIR) e índice de lucratividade (IL). A análise dos indicadores mostrou a viabilidade do material base lipídica, inviabilidade da matéria prima semente de açaí, viabilidade do óleo de palma e viabilidade do resíduo de neutralização do óleo de palma. O mínimo preço de venda do combustível (MFSP) obtido foi de 1,34 US$ / L para todos os projetos viáveis, com exceção do projeto utilizando-se o óleo de palma que foi de 1,59 US$/L. A análise de sensibilidade demonstrou que os rendimentos da pirólise e da destilação são os fatores mais importantes que afetam o MFSP.
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GABRIELLE DOS ANJOS CURCINO
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CUSTO DE OPORTUNIDADE (TRADE-OFF) PARA DIFERENTES ESTRATÉGIAS DE MANUTENÇÃO DE TRILHOS FERROVIÁRIOS NA AMAZÔNIA
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Data: 22/12/2022
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A manutenção emergencial dos ativos ferroviários na Amazônia brasileira tem gerado perdas de receita e custos de oportunidade. O objetivo geral deste estudo foi identificar a importância do custo de oportunidade na tomada de decisão para estratégias de manutenção corretiva e preventiva. A metodologia propôs a modelagem das variáveis referentes aos dados econômicos e operacionais da manutenção ferroviária nos últimos dez anos, por aprendizado de máquina não paramétrico Gradient Boosting Regression Tree, e hibridizando-o com a análise do custo de oportunidade para o trade-off decisão de uma ferrovia de minério na Amazônia brasileira. Os resultados mostraram que o GBDT foi eficiente em ajustar os dados de treinamento com r2 igual a um. Da mesma forma, os dados do teste apresentaram valores de r2 satisfatórios, próximos a um, onde se obteve o grau de importância das variáveis independentes na predição das variáveis dependentes. O método de Pearson foi utilizado para construir a matriz de correlação para cada par de variáveis. A partir do modelo gerado, foram criados oito grupos de previsão para o ano de 2022. Em seguida, foram estabelecidos níveis de conflito, sugeridos pela literatura econômica, entre os cenários de previsão, onde o custo de oportunidade foi identificado entre as alternativas com melhor benefício às estratégias de manutenção. Dessa forma, o custo de oportunidade aliado ao aprendizado de máquina serve como um instrumento para auxiliar as empresas na busca por melhores decisões de manutenção, o que contribui para o aprimoramento da gestão dos ativos ferroviários. O estudo do custo de oportunidade a partir de uma análise trade off baseada em predições do custo das estratégias de manutenção através da modelagem por Machine Learning - Gradient Boosting Regression é um objetivo inédito na literatura.
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LEDA DE AZEVEDO RACANELLI
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OBTENÇÃO DE GEOPOLÍMERO A PARTIR DE REJEITO DA LAVAGEM DE BAUXITA AMAZÔNICA
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Data: 12/12/2022
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O estado do Pará é o maior produtor nacional de bauxita, representando 85% da produção brasileira do minério e, como consequência dessa grande produção, também representa o maior acumulador de rejeitos provenientes do beneficiamento desse minério, os quais são depositados em lagoas e ou/barragens. A intensa presença de sílico-aluminatos, neste material, como a caulinita por exemplo, demonstra o grande potencial para a indústria da construção civil, isto é, a possibilidade de se produzir materiais geopoliméricos a partir deste rejeito. A lavagem de Bauxita, após calcinação, transforma-se em material amorfo, em metacaulinita mais especificamente, que pode ser ainda mais potencializada, quando em mistura com outros resíduos como fonte adicional de Al e Si, que neste caso trata-se do chamado caulim Flint. Este material já foi objeto de outros projetos de pesquisa, tornando-se conhecida e usada na obtenção materiais geopoliméricos. Como o rejeito da lavagem da bauxita, possui uma quantidade de caulinita limitada, foi adicionado o caulim flint calcinado, para aumentar o teor de metacaulinita, ajudando no processo de reação de geopolimerização. As matérias-primas e as amostras geopoliméricas passaram por caracterização e, as principais análises envolvidas, foram: fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX), espectrometria no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e a análise térmica diferencial (DTA). Também foram realizados ensaios de resistência à compressão nas amostras geopoliméricas para avaliar o grau de polimerização, uma vez que, quanto mais polimerizada estiver a estrutura, maior será a resistência. Com 28 dias de cura, a pasta geopolimérica da formulação de 80_RLBC atingiu resistência à compressão 36 megapascais (MPa) e, da formulação de 90_RLBC, aproximadamente, 23 Mpa aos 28 dias. Os melhores resultados foram obtidos com amostras ativadas com 9 mols/l de NaOH na mistura com silicato de sódio. Os resultados obtidos através das análises de caracterização das amostras foram satisfatórios e demonstraram que os rejeito da lavagem da bauxita e caulim flint calcinado, quando ativados com hidróxido de sódio e silicato de sódio, são uma alternativa viável para a produção de materiais geopoliméricos.
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HAMILTON PESSOA PICANCO
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OTIMIZAÇÃO GEOMÉTRICA DE PÁS DE TURBINAS HIDROCINÉTICAS CAVITANTES SOB EFEITO DIFUSOR
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Data: 22/11/2022
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A tecnologia de difusores alocados em torno de rotores de turbinas hidrocinéticas objetiva melhorar a conversão da energia do fluido em potência mecânica, embora as pás de turbinas sob efeito difusor sejam suscetíveis à cavitação, o que pode comprometer o aumento da eficiência do sistema. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de modelo de otimização geométrica aplicado à pás de turbinas hidrocinéticas aumentadas por difusor. O modelo proposto leva em conta o possível surgimento de cavitação nas pás do rotor. A principal contribuição desta proposta de trabalho para o estado-da-arte é o desenvolvimento de um procedimento de otimização que considera os parâmetros da eficiência do difusor, ηd, e o empuxo no difusor, CTd, na formulação do problema. O modelo é baseado no Teoria do Elemento de Pá para a busca da geometria otimizada, resultante da distribuição das cordas e ângulos de torção que minimizem ou eliminem a ocorrência de cavitação. O critério do mínimo coeficiente de pressão é usado para avaliar a cavitação nas pás. Além disto, uma investigação por meio de Dinâmica dos Fluidos Computacional é conduzida para validar o modelo com base na formulação das Equações Médias de Navier-Stokes, usando o modelo κ-ω-SST de turbulência e o modelo de cavitação de Rayleigh-Plesset na geração de cavitação, conforme a produção de vapor de água nas pás. Tal metodologia foi aplicada no projeto de um rotor hidrocinético com diâmetro de 10m, potência nominal de 250 kW em uma corrente d’água de 2,5 m/s. Uma análise do modelo proposto com e sem difusor foi realizada a fim de avaliar a influência da cavitação em uma geometria otimizada em termos da distribuição de cordas e ângulos de torção ao longo da pá. Como resultado, verifica-se que a turbina hidrocinética aumentada por difusor dobra a ocorrência de cavitação quando comparada com a turbina sem difusor. Além disso, considerando o efeito do difusor, o modelo de otimização se mostra capaz de captar e permitir o ajuste da geometria das pás no sentido de remover a ocorrência de cavitação, sendo, portanto, uma boa alternativa para o projeto de turbinas hidrocinéticas com pás livres de cavitação.
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GILTON CARLOS DE ANDRADE FURTADO
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GERAÇÃO DE ENERGIA POR FONTES HÍBRIDAS RENOVÁVEIS COM ARMAZENAMENTO BOMBEADO
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Data: 25/10/2022
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Com o aumento do uso das fontes renováveis, a necessidade de armazenamento energético se torna importante para garantir que a geração de energia possa atender a demanda por eletricidade. Este trabalho visa explorar o potencial de geração e armazenamento de energia existente em usinas hidrelétricas e barragens. É analisado o caso de Tucuruí, no qual as Eclusas e as ilhas formadas no reservatório superior oferecem oportunidade de implantação de sistemas renováveis. São pesquisados, em revisão de literatura, os sistemas similares existentes no hemisfério sul, com destaque para os casos do Brasil e África. Para as Eclusas, inicialmente, é avaliada a viabilidade de implantação de um sistema híbrido solar com armazenamento bombeado, comparando-se com uma proposta puramente fotovoltaica. Logo após, um sistema otimizado é proposto considerando as diferenças tarifárias previstas nas regras do setor elétrico brasileiro. Na ilha estudada, são analisadas as vantagens do uso de bombas funcionando como turbina como meio de produção e armazenamento energético. Os casos estudados mostraram resultados interessantes do ponto de vista técnico e econômico, apresentando tempo de retorno do investimento abaixo da média, investimentos iniciais reduzidos e facilidade de manutenção. A estrutura física das Eclusas e barragens já existente mostra-se favorável a sistemas desta natureza demonstrando que a expansão do transporte hidroviário no Brasil e no mundo deve ser planejado para prover armazenamento energético em sincronia com fontes de geração renovável.
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DAVI EDSON SALES E SOUZA
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RECUPERAÇÃO DE ENERGIA EM REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA COM A UTILIZAÇÃO DE BOMBAS FUNCIONANDO COMO TURBINA EM VELOCIDADE VARIÁVEL
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Data: 21/10/2022
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As bombas como turbinas (BFTs) são consideradas uma solução econômica para controlar a pressão na rede de distribuição de água (RDAs) substituindo válvulas de controle de pressão (VCPs). Seu uso requer uma compreensão precisa da operação sob várias condições hidráulicas em uma RDA. Este estudo apresenta uma metodologia que detalha a regulação de pressão em uma rede municipal com o controle da velocidade da BFT. As etapas de setorização RDA são descritas usando o software EPANET 2.0. A seleção e a operação associada fora do projeto da bomba são apresentadas. As máquinas são simuladas em velocidades constantes e variáveis substituindo VCPs em 18h de operação. Critério de substituição de válvulas e as vantagens econômicas também foram estimadas. Uma rede foi dividida em 6 setores, com 14 VCPs, que foram substituídas por BFTs. A seleção foi rápida baseada na boa validação do modelo proposto. Em velocidade constante, a bomba não consegue regular a pressão. Em velocidade variável, a BFT 3.3 mantém as melhores eficiências (0,62 a 0,64) e potência (3,44 kW) quando as vazões são altas e as velocidades são reduzidas (2.400 rpm e 3.000 rpm). Assim, a pressão de saída do BFT e em toda a rede são mantidas como valores exigidos pelas VCPs. Com as 14 máquinas operando, o sistema pode recuperar 270.192,19 kWh/ano, com período de retorno estimado em 3,75 anos, considerando critério de 12 anos para uma concessionária Brasileira. Bombas com velocidade variável podem regular a pressão na RDA como uma VCP, recuperando maior quantidade de energia.
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LUCAS PINTO BERNAR
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ESTUDO DO PROCESSO DE UPGRADING CATALÍTICO DE VAPORES DA PIRÓLISE DE GORDURA RESIDUAL EM REATOR DE LEITO FIXO COM CATALISADOR CARVÃO ATIVADO IMPREGNADO COM NAOH
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Data: 17/08/2022
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Este trabalho investigou a influência do tempo de reação e razão catalisador/alimentação (C/F) no upgrading catalítico de vapores de gordura residual à 400 °C e 1,0 atm nos rendimentos de produtos, propriedades físico-químicas (densidade, viscosidade e índice de acidez) e composição química do bio-óleo, em um reator de leito fixo catalítico com carvão ativado impregnado com NaOH 10 M, em escala semi piloto. Resultados mostraram que o rendimento de bio-óleo diminui com o aumento de C/F, gerando grande quantidade de gases. As análises físico-químicas e de composição mostram que o craqueamento ocorreu ao longo da cadeia carbônica dos triglicerídeos e ácidos graxos inicialmente presentes, produzindo hidrocarbonetos em fase gasosa. O catalisador de carvão ativado não foi seletivo para a desoxigenação do bio-óleo obtido, entretanto os resultados obtidos são de grande valia para entendimento e elucidação do mecanismo de craqueamento catalítico em fase vapor.
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MANOEL RAIMUNDO DOS SANTOS JUNIOR
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SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE DESACIDIFICAÇÃO DE MISTURAS DE HIDROCARBONETOS, EM COLUNAS DE ABSORÇÃO EM CONTRACORRENTE, USANDO CO2 SUPERCRÍTICO COMO SOLVENTE NO SIMULADOR ASPEN HYSYS
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Data: 11/08/2022
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Neste trabalho, foi sistematicamente investigado a desacidificação do produto líquido orgânico (PLO) obtido via craqueamento térmico catalítico do óleo de palma a 450 C, 1,0 atmosfera, com 10% (m/m.) de Na2CO3 como catalisador, em colunas de absorção multiestágio em modo contracorrente com dióxido de carbono supercrítico (SC-CO2) como solvente, aplicando o simulador de processos químicos Aspen HYSYS®. Em um estudo anterior, a base de dados termodinâmica e a modelagem das equações de estado necessárias para simular a desacidificação do PLO foram apresentadas [Molecules 2021, 26, 4382. https://doi.org/10.3390/molecules26144382 ]. Este trabalho propõem um novo fluxograma, composto por 03 colunas de absorção, 10 válvulas de expansão, 10 tambores flash, 08 trocadores de calor, 01 bomba de alta pressão e 02 make-up de CO2, visando melhorar a desacidificação do PLO. A simulação foi realizada a 333 K, 140 bar e (S/F) = 17; 350K, 140 bar e (S/F) = 38; 333 K, 140 bar e (S/F) = 25. A simulação mostrou que 81,49% do PLO pode ser recuperado e as concentrações de hidrocarbonetos nos extratos nas colunas de absorção 01 e 02 foram 96,95% e 92,78% (m/m.) em base livre de solvente, enquanto a corrente de fundo da coluna de absorção 03 foi enriquecida em compostos oxigenados com concentrações de até 32,66% (m/m.) em base livre de solvente, mostrando que o CO2-SC foi capaz de desacidificar os produtos líquidos orgânicos, obtendo frações com menor teor de olefinas. As melhores condições de desacidificação foram obtidas a 333 K, 140 bar e (S/F) = 17.
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MAURICIO MAIA RIBEIRO
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ESTUDO DA INCORPORAÇÃO DE RESÍDUOS INDUSTRIAIS, LAMA VERMELHA E CAULIM, NAS PROPRIEDADES DE COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIÉSTER REFORÇADOS COM FIBRAS DE JUTA E MALVA
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Data: 18/07/2022
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A região amazônica do Brasil é um grande produtor de bauxita e caulim, sendo o estado do Pará responsável por uma grande quota nacional da produção destes materiais. O processamento destas matérias-primas gera quantidades consideráveis de resíduos que são depois armazenados em tanques de sedimentação o que podem causar sérios danos ambientais, por conseguinte, é muito importante explorar métodos razoáveis de utilização da lama vermelha e do resíduo de caulim, e assim reduzir os seus volumes dos aterros. Muitos estudos recentes têm sido realizados e apresentados várias formas de utilização abrangente destes resíduos. Os compósitos reforçados com fibras naturais, com inserção destes resíduos industriais, têm recebido nas últimas décadas uma atenção crescente, pois boas propriedades mecânicas específicas podem ser alcançadas e os resíduos industriais podem ser reduzidos e utilizados numa forma útil. Neste trabalho, foram fabricados materiais compósitos de matriz poliéster reforçados por fibras de juta e malva na configuração continuas e alinhadas a 0° e a 90° na direção de carregamento, e materiais compósitos com inserção de resíduos industriais. A matriz poliéster utilizada foi a ortofitálica pré-acelerada e curada a temperatura ambiente com peróxido de metil-etil-cetona 1,0% em massa. As fibras de juta e malva foram cortadas manualmente no comprimento de 300 mm e dispostas manualmente de forma contínua e alinhadas na direção de carregamento e sem tratamento superficial. Os compósitos com fibras foram produzidos por laminação manual assistido a vácuo / ensacamento a vácuo. As proporções da fração de volumétrica das fibras variaram em 5, 15 e 25%. Os compósitos com resíduos de caulim e lama vermelha foram confeccionados pelo processo manual na forma de silicone. Variaram-se as proporções das frações mássicas dos resíduos em 5, 10, 15, 20, 25 e 30 %. Os resíduos foram caracterizados quanto ao aspecto físico, morfológico e químico e as fibras quanto ao aspecto físico e mecânico e os valores experimentais são semelhantes aos apresentados em pesquisas anteriores. Assim como os compósitso fabricados tiveram suas massas específicas determinadas o que resultou no aumento no valor médio da massa especifica dos compósistos com inserção de resíduos de lama vermelha e caulim. No caso dos compósistos reforçados com fibras, de juta e malva, apresentaram uma redução no valor médio quando comparado com a matriz. As propriedades de tração e cisalhamento foram observadas para os compósitos com resíduos industriais, lama vermelha e caulim. O compósito 5RC exibiu valor de resistência a tração mais próximo a matriz, assim como para 5RLV, 10RLV e 15 RLV que exibiram mesmo comportamento. Para a resistência ao cisalhamento os compósitos 10RLV e 15 RLV foram mais próximo a matriz. Assim como os compósitos reforçados com fibras de juta 0° apresentaram a maior resistência a tração foram 0J5, 0J15 e 0J25, excedendo em 2%, 150% e 166% a resistência à tração do poliéster. Para os compósitos reforçados com fibras de malva 0º apresentaram a maior resistência a tração foram 0M15 e 0M25, excedendo em 67% e 96% a resistência à tração do poliéster. Para resistência ao cisalhamento os compósitos reforçados com fibras de juta (0J15 e 0J25) e malva (0M15 e 0M25) excederam a matriz em 201%, 206%, 71% e 144%, respectivamente. A resistência a tração dos compósitos trifásicos (0JRLV, 0JRC, 0MRLV e 0MRC) excederam a matriz em 129%, 100%,54% e 21%, respectivamente. Para resistência ao cisalhamento excederam em 49%, 47%, 63% e 52% a matriz. Os compósitos com fibras alinhadas a 0 apresentaram comportamento mecânico satisfatório para aplicação em materiais compósitos apresentando características de reforço.
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JESSE LUIS PADILHA
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Viabilidade da geração de energia a partir de resíduos sólidos urbanos em pequenos municípios do estado do Pará
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Data: 01/07/2022
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A disposição de resíduos sólidos urbanos mais comum no Brasil é o aterro sanitário. Além disso, ainda existem unidades de descarte inadequadas em aterros controlados (lixões), mas existem alternativas tecnológicas para esse descarte e projetos já estão instalados no Brasil. É fundamental identificar a opção tecnológica adequada por meio de análises econômicas, transformando um problema ambiental em uma solução viável. Este trabalho tem como objetivo analisar a viabilidade financeira da combinação de destinos consolidados para a gestão de Resíduos Sólidos Urbanos identificados neste trabalho como rotas tecnológicas, que utilizam resíduos para energia, considerando inicialmente cidades de com população até 250.000 habitantes, posteriormente foi realizada uma análise de viabilidade utilizando as duas melhores rotas desta primeira analise em função do agrupamento de municípios paraenses tomando como base as distâncias, integridade das estradas e usabilidade ao longo do ano segundo o plano regional de resíduos sólidos do estado do Pará. Foi elaborado um algoritmo estruturado com foco na estimativa da receita a partir da taxa de contribuição da população (TCP), utilizando os indicadores econômicos: Valor Presente Líquido (VPL), Taxa Interna de Retorno (TIR), Tempo de Retorno Descontado (TRD) e Custo Nivelado da Eletricidade (LCOE), foi realizada ainda uma análise de sensibilidade de todos os componentes de custo com base no VPL. Os melhores resultados são as rotas com aterro e gás de aterro, e com reciclagem e digestão anaeróbica, considerando a venda de digerido e posteriormente encaminhados ao aterro sanitário. Estas apresentaram os melhores valores financeiros, com payback descontado de 15 e 20 anos, TCP máximo de R$ 0,22 e R$ 1,82, por habitante/mês, respectivamente, com TIR de 11,61%, para ambos. A análise de sensibilidade indicou maior influência nos custos de investimento do gás de aterro sanitário e serviços de coleta e limpeza urbana para a rota de reciclagem, digestão anaeróbica, digestato e aterro sanitário. Com relação ao agrupamento de municípios, o percentual médio estimados dos gastos com a renda de meio salário mínimo da população foi em média um pouco acima dos 3 %.
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SHEILA BARBOSA PARANHOS
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MÉTODOS DE OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE MEMBRANAS DE QUITOSANA E COPAÍBA PARA POTENCIAL USO EM FERIDAS
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Data: 14/06/2022
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Os profissionais da saúde lidam diretamente com diversas situações complexas no cuidado a pessoas adoecidas. Dentre estas, destacam-se as feridas na pele que podem trazer prejuízos na condição clínica do paciente, além de tratamentos onerosos para a cura. As feridas cutâneas exigem curativos para proteção contra microorganismos patogênicos e para acelerar o processo de cicatrização. Com o surgimento dos biomateriais disponíveis para uso no tratamento de feridas, a quitosana tornou-se uma escolha eficaz, encontrada facilmente na forma natural e renovável como potencial cicatrizante. A membrana de quitosana apresenta condições ideais no tratamento de feridas, como absorção, proteção, biocompatibilidade e potencial anti-microbiano. Para aumentar seus efeitos cicatrizantes, óleos naturais têm sido incorporados na matriz polimérica, a exemplo da copaíba, que possui elevada ação anti-inflamatória. Nesse contexto, o trabalho objetivou obter e caracterizar membranas de quitosana por emulsão e nanoemulsão do óleo de copaíba para tratar feridas cutâneas. As membranas de quitosana com adição do óleo por emulsão e nanoemulsão foram sintetizadas pela técnica de evaporação de solvente. Foram avaliadas pela análise macroscópica e caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier, calorimetria exploratória diferencial, percentual de intumescimento, umidade e ângulo de contato. Foi realizado ensaio in vitro de atividade antibacteriana frente à bactéria S.aureus. As membranas apresentaram aparência aparentemente finas, pouco maleáveis, relativa opacidade, homogeneidade e boa manuseabilidade. Observou-se porosidade mais numerosa nas superfícies das membranas sintetizadas por nanoemulsão do óleo de copaíba, além de comportamento mais amorfo. Percebeu-se uma melhor interação entre a quitosana e os constituintes do óleo quando a síntese do óleo foi preparada por nanoemulsão, resultando na melhoria da estabilidade do material produzido. Os percentuais de intumescimento foram maiores nas composições MQCoN-0,1 (214±3,22%), quando imersos na água e a composição MQCoN-5,0 (220±6,83%) na solução em PBS. O comportamento mais úmido foi significativo nas membranas compostas por nanoemulsões do óleo de copaíba de 0,1 % (0,80±1,37%) e 0,5 % (3 ±0,79%). Não houve grande influência no ângulo de contato entre as sínteses e composições. A membrana de quitosana com 1,0 % (v/v) do óleo emulsionado e a membrana de quitosana com 0,5% (v/v) do óleo nanoemulsionado foram as membranas mais hidrofílicas. Todas as membranas foram capazes de inibir o crescimento bacteriano, exceto a membrana de quitosana com 1,0%(v/v) de emulsão do óleo. Os materiais obtidos por nanoemulsão possuem atributos ideais para aplicação no uso de feridas cutâneas.
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DEBORA DIAS COSTA MOREIRA
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ESTUDO DA INFLUÊNCIA DA DISTRIBUIÇÃO GRANULOMETRICA DOS FINOS DE MINÉRIO DE FERRO NA LIQUEFAÇÃO DURANTE O TRANSPORTE MARÍTIMO
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Data: 06/05/2022
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Nas últimas décadas, muitos incidentes com graneleiros ocorreram devido à liquefação de cargas sólidas a granel, sendo o minério de ferro o responsável pelo maior volume de negócios de cargas sólidas no mundo. A liquefação de cargas sólidas a granel em navios graneleiros tem sido uma das principais causas de acidentes graves, inclusive com perda de vidas e embarcações. O minério de ferro é o responsável pelo maior volume de negócios de cargas sólidas no mundo. No entanto, nas últimas décadas ocorreram muitos incidentes com graneleiros devido à liquefação de cargas sólidas a granel, ocasionando acidentes graves, inclusive com óbitos e prejuízos com embarcações. Os finos de minério de ferro, conhecido do acrônimo em inglês IOF “Iron Ore Fines”, são produtos preparados a partir do refino de minério de ferro e foi reclassificado, em 2011, pela International Maritime Organization (IMO), como um material liquefável do 'Grupo A'. Atualmente, o limite de umidade transportável, do inglês TML “Transportable Moisture Limit” é o único parâmetro, usado pela IMO, para minimizar o risco de liquefação de cargas do 'Grupo A' para transporte marítimo. Nesta tese foram propostas duas metodologias para investigar o potencial de liquefação do IOF. A primeira metodologia objetivou classificar o potencial de liquefação das amostras de IOF considerando o TML e o fator de coesão de Coulomb. A segunda metodologia teve por objetivo utilizar o teste de mesa de vibração para análise do potencial de liquefação do IOF através de indicadores propostos. Os estudos foram realizados com amostras de IOF preparadas com tamanhos de partícula de 9,5 mm a 25 μm em diferentes conteúdos de finos (partículas < 150 μm) e umidade. Na primeira parte da tese, os testes de cisalhamento direto detectaram que a adição do conteúdo de finos nas amostras de IOF proporciona grande influência na resistência ao cisalhamento. Também foi constatado, através do teste Proctor/Fagerberg e teste de mesa de fluxo, que a adição do conteúdo de finos nas amostras de IOF produziram aumento do TML. Estes resultados foram utilizados para proposição de uma metodologia para classificação do potencial de liquefação de IOF. Na segunda parte da tese, o teste Proctor/Fagerberg modificado identificou um conteúdo de finos de transição para o TML. Por meio da metodologia experimental proposta para o teste de mesa de vibração, observou-se que o potencial de liquefação do IOF possui correlação com a migração de umidade para a superfície e valores de índices de vazios, grau de saturação e densidade são equivalentes à metodologia de compactação teste Proctor/Fagerberg modificado. Finaliza com a proposição dos indicadores, Ip e ISWC, que são parâmetros úteis avaliar potencial de liquefação de IOF em amostras com diferentes conteúdos de finos e umidades; para o IOF testado, Ip ≤ 3,63 indicou que não houve liquefação e ISWC > 0 indicou liquefação.
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LINO ALBERTO SOARES RODRIGUES
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ANÁLISE DAS DISTORÇÕES E TENSÕES RESIDUAIS EM PAINÉIS ENRIJECIDOS SOLDADOS COM FCAW-ROBOTIZADO E CW-FCAW
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Data: 22/04/2022
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Comprovada a influência das imperfeições de soldagem sob a forma de distorções e tensões residuais na resistência de painéis enrijecidos, o monitoramento dos níveis destas imperfeições torna-se um critério de segurança, tendo em vista a incerteza das perdas reais de resistência do painel, sem ter medido as magnitudes destas imperfeições de soldagem. Assim, este trabalho trata da medição dos níveis de distorções e tensões residuais por difração de raios X e birrefringência ultrassônica em painéis enrijecidos. Primeiramente, selecionou-se a melhor de três sequências de soldagem utilizando soldagem FCAW robotizado. A sequência 03 apresentou níveis de distorções até 10 vezes menos e um nível de tensões residuais mais próxima da neutralidade (±100 MPa) comparada as sequências 01 e 02. Em seguida, utilizando a sequência 03 foram soldados painéis utilizando o processo CW-FCAW com 40% de arame frio e velocidades de soldagem de 100 m/min e 120 m/min. Os resultados mostraram que o percentual de arame frio com elevadas velocidades de soldagem não diminuíram as distorções, porém influenciam no nível de tensões residuais, levando a tensões mais próximas da linha neutra (±100 MPa) em média.
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EDUARDO GAMA ORTIZ MENEZES
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EXTRAÇÃO DO ÓLEO DE TUCUMÃ-DO-PARÁ (Astrocaryum vulgare) USANDO CO2 SUPERCRÍTICO VISANDO O AUMENTO DE ESCALA
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Data: 04/04/2022
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Com a crescente demanda mundial por produtos e geração de riqueza, surge a necessidade de investir em novos processos sustentáveis e práticas de engenharia para a ampliação de escala. Assim, o objetivo deste trabalho foi obter óleo de tucumã-do-Pará (Astrocaryum vulgare) rico em β-caroteno usando CO2 supercrítico e verificar a adequação de duas novas equações de aumento de escala. Portanto, foram utilizadas duas isotermas e três pressões (40°C, 60°C, 150bar, 250bar, 400bar). Na condição que apresentou maior rendimento de extração de óleo e de β-caroteno foi realizado um estudo cinético, seguido da aplicação de uma nova equação baseada no teorema π de Buckingham. O maior rendimento de extração de óleo (31,49±0,04%) foi obtido a 60°C e 400bar com alta concentração de ácido oleico, sendo este rendimento similar ao valor obtido por soxhlet que foi de 32,73±0,59% de óleo. A aplicação do teste Tukey (p <0,05) mostra que não há diferença significativa entre o rendimento de extração obtido na isoterma de 40 °C e 60 °C na condição de pressão de 400bar. A maior concentração de β-caroteno (1351,8±0,02 μg/g) foi obtida a 40°C e 400bar, sendo a densidade do solvente considerada a variável mais significativa com maior influência na extração de β-caroteno. O estudo cinético feito com aplicação de uma nova proposta matemática baseada na correlação entre variáveis operacionais (vazão de solvente, massa de alimentação, altura e diâmetro do leito de extração), mecanismo de transferência de massa e constância do ângulo de inclinação das curvas cinéticas que, para a vazão de solvente de 10,93 g/min, na escala maior, a etapa difusiva controlava o mecanismo de transferência de massa.
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ELISANGELA DA SILVA FERREIRA
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SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE MEMBRANA DE QUITOSANA COM EXTRATO DE BANANA VERDE E ANDIROBA PARA CICATRIZAÇÃO DE LESÕES EPITELIAIS
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Data: 21/03/2022
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Os biomateriais devem possibilitar que as céluas saudáveis cirundantes cresçam e substituam a matriz que constitui o material. A fusão de quitosana com outros compostos bioativos está sendo amplamente estudada, bem como a incorporação de óleos vegetais em filmes de quitosana para aplicação na cicatrização de feridas por diferentes técnicas. Este estudo teve como objetivo sintetizar e caracterizar membranas de quitosana, extrato de casca de banana verde e óleo de andiroba para aplicação em lesões epiteliais. Foram sintetizadas membranas em diferentes composições e concentrações e realizados testes de caracterização no memterial. O óleo de andiroba foi adicionado de forma pura ou emulsão óleo em água (O/A) na solução de quitosana. Houve maior intumescimento das membranas de quitosana com emulsão O/A, sendo 978,79 % e 423,64 %, Nano M6 e Nano M11, respectivamente, após 24 horas de imersão em água. A maior porcentagem de umidade foi em M7 (24,9 ± 3,8 %) e o menor em Nano M7 (13,46 ± 0,8 %). Todas as amostras são hidrofílicas, com valores menores com extratos de casca de banana da primeira decocção, M1 (24,0° ± 1,9°) e Nano M6 (23,7° ± 4,3°). Os difratogramas demonstraram material amorfo, na sua grande maioria. A análise térmica aponta maior estabilidade das membranas de quitosana sintetizadas com extrato de casca de banana e adição de óleo de andiroba. A espectroscopia mostrou picos e bandas características dos componentes das amostras e interação entre esses compostos, além de sugerir o encapsulamento do óleo. O material sintetizado apresentou características de absorção de líquidos, hidrofilicidade e interação entre seus componentes, em especial as membranas compostas com extrato de casca de banana do primeiro dia de decocção e com adição de emulsões O/A, com maior possibilidade de eficácia para cicatrização de lesões epiteliais.
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LIANNE MARIA MAGALHAES DIAS
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PRODUÇÃO DE ZEÓLITA A PARTIR DE CINZA VOLANTE DE CARVÃO MINERAL PARA ADSORÇÃO DE METAIS EM LIXIVIADO GERADO NO LIXÃO/ATERRO CONTROLADO NA REGIÃO AMAZÔNICA.
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Data: 28/01/2022
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A geração de resíduos sólidos tem se tornado um grande desafio para a preservação do meio ambiente devido ao estilo de vida adotado pela sociedade moderna que busca a praticidade e imediatismo, com isso novos produtos são lançados diariamente no mercado consumidor acarretando maior geração de resíduos. A decomposição desses resíduos de diversas origens gera um líquido escuro denominado de chorume, que apresenta altas concentrações de compostos orgânicos e inorgânicos. Este estudo teve como principal objetivo o aproveitamento de cinza volante, rejeito produzido em usina termoelétrica para geração de energia, como matéria prima na produção de síntese de zeólitas para ser aplicada como adsorvente de baixo custo para na remoção dos metais potencialmente tóxicos cobre, zinco, cádmio e cromo, que estão presentes no chorume do Aterro do Aurá. Foram determinadas as concentrações de Cd, Cu, Cr, Mn, Ni, Pb e Zn em amostras de solo e chorume gerado na área de deposição de resíduos sólidos na Região Metropolitana de Belém no estado do Pará, no período de um ano abrangendo os dois períodos sazonais característicos na região amazônica de mais e menos chuvoso. As concentrações dos metais potencialmente tóxicos nas amostras de solo e chorume coletadas no aterro do Aurá foram analisadas no Laboratório de Toxicologia do Instituto Evandro Chagas (IEC) utilizando a técnica de Espectrometria de Emissão Ótica com Plasma Induzido (ICP OES). As zeólitas sintetizadas foram caracterizadas por diferentes técnicas, tais como, espectrometria de fluorescência de raios-X, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. A eficiência do tratamento por adsorção utilizando material zeolítico como adsorvente de metais potencialmente tóxicos apresentou capacidade de remoção em torno 90 %, indicando elevado potencial para ser aplicado como adsorvente em aterro sanitário e diversas áreas.
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PATRICIA BITTENCOURT TAVARES DAS NEVES
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MODELO DE INTELIGÊNCIA ARTIFICIAL PARA ESTIMATIVA DO DESMATAMENTO CONSIDERANDO AREDE DE TRANSPORTE RODOVIÁRIO DO ESTADO DO PARÁ
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Data: 10/01/2022
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Desde a década de 1950, a matriz de transporte amazônica, assim como de todo o Brasil, priorizou o modal rodoviário sem considerar a potencialidade hidroviária da Amazônia. Estudos anteriores indicam que o sistema rodoviário, formado pela rede viária regulamentada integrada a uma vasta rede clandestina, tem forte relação espacial com o desmatamento da floresta. Assim, o objetivo do trabalho é realizar uma análise quantitativa das variáveis relacionadas ao processo de desmatamento da floresta Amazônica, no período de 1988 a 2018. A área de estudo é o território do Estado do Pará, localizado na Amazônia Oriental, segundo maior estado do Brasil em extensão territorial e o mais desmatado. O recurso matemático utilizado foi inteligência artificial com aplicação da técnica de aprendizado de máquinas (machine learning). Utilizaram-se variáveis quantitativas relacionadas à infraestrutura de transportes, variáveis sociais e econômicas, e como variável ambiental, a área desmatada. Foram testados três modelos e o algoritmo random forest apresentou o melhor desempenho. Com a função gerada, foi estimada a área desmatada para os anos de 2020, 2030, 2040 e 2050. Foi utilizada análise de sensibilidade para estimar a área desmatada com a implantação da BR-163 e BR-210, na região Norte do Pará. Os resultados demonstram que, mantendo-se o cenário atual, o desmatamento ainda será intenso nas próximas três décadas, com 25,77% de crescimento em relação à área atual, embora com taxas decenais decrescentes e a estimativa de área desmatada promovida pela implantação das rodovias federais é de 4.703,43 a 6.567,48 km2.
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PAULO BISI DOS SANTOS JUNIOR
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Estudo do processo de depolimerização de resíduos de resinas dentárias de polimetilmetacrilato (PMMA) via pirólise
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Data: 05/01/2022
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Os materiais polímeros devido à diversidade de suas propriedades, facilidade de processamento e capacidade de substituir materiais tradicionais, tornou-se indispensáveis na sociedade moderna, embora, o crescente acumulo de resíduos plásticos torna-se um problema relevante de difícil gerenciamento. Diante deste quadro, pesquisas em sustentabilidade tem investido em novas estratégias com foco no processamento e transformação dos resíduos plásticos onde o processo de pirólise apresenta-se como tecnologia promissora. Neste trabalho, as sobras de resinas dentarias reticuladas à base de PMMA foram submetidas à pirólise para recuperar o MMA (metilmetacrilato). A degradação térmica de resinas dentarias reticuladas à base de PMMA foram analisadas por TG / DTG para orientar as condições de operação. A pirólise foi realizada em um reator de 143L, a 345, 405 e 420°C, 1,0 atm. Os produtos líquidos de reação obtidos aos 345°C, em 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 110 minutos, foram caracterizados físicoquimicamente por densidade, viscosidade cinemática e índice de refração. A composição química dos produtos líquidos de reação obtidos a 354°C, em 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 110 minutos, a 405°C, em 50, 70 e 130 minutos e a 420°C, 40, 60, 80, 100, 110 e 130 minutos foram determinados por GC-MS. As experiências mostram que os rendimentos da fase líquida foram 55,50%, 48,73% e 48,20% (em peso), a 345, 405 e 420°C, respectivamente, mostrando um comportamento sigmóide suave, diminuindo com o aumento da temperatura do processo, enquanto os da fase gás foram 31,69%, 36,60% e 40,13% (peso), respectivamente, aumentando com a temperatura. A densidade de produtos líquidos de reação, viscosidade cinemática e índice de refração obtidos em 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 110 minutos, variaram entre 0,9227 e 0,9380 g/mL, 0,566 e 0,588 mm2/s e 1,401 e 1,414 respectivamente, mostrando erros percentuais entre 0,74 e 2,36%, 7,40 e 10,86% e 0,00 e 0,92%, respectivamente, em comparação com os valores padrão de densidade, viscosidade cinemática e índice de refração do MMA(metilmetacilato) puro a 20°C. O GC-MS identificou nos produtos líquidos da reação durante a pirólise a 345, 405 e 420°C, 1,0 atm, ésteres de ácidos carboxílicos, álcoois, cetonas e aromáticos, apresentando concentrações de MMA (metilmetacilato) entre 83,454 e 98,975% (área). Para todas as experiências cinéticas de depolimerização a 345, 405 e 420°C, 1,0 atm, as concentrações de MMA (metilmetacilato) na fase líquida, entre 30 e 80 minutos, atingem purezas acima de 98% (área), diminuindo drasticamente com aumento do tempo de reação após 100 minutos, possibilitando depolimerizar as sobras de resinas dentais reticuladas à base de PMMA por pirólise para recuperar o MMA (metilmetacrilato).
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