Araraquara - IQAR - Instituto de Química

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https://hdl.handle.net/11449/254590

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Síntese de nanopartículas de cobre para aplicação em nanofluidos industriais
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-04) Beltrami, Paulo Henrique Fernandes ; Marques, Rodrigo Fernando Costa ; Piazza, Rodolfo Debone
A utilização de fluidos refrigerantes é amplamente utilizada em processos químicos tanto em laboratórios quanto nas indústrias, se mostrando de extrema importância nos processos em que são necessários trocas de calor para obtenção de determinados produtos. Esses fluidos podem ser água, hidrocarbonetos, ar, dentre outros. Entretanto, realizando uma dispersão, tipo sol, de partículas sólidas nesses fluidos é possível obter os denominados nanofluidos (NF), os quais são capazes de realizar trocas de calor mais eficientes. Para que esses NF tornem-se viáveis é interessante que o material nanoparticulado se mantenha estável na dispersão. Para isso são utilizados agentes de superfície que são responsáveis pela modificação da superfície da NP ou moléculas multifuncionais responsáveis pela diminuição da energia livre de superfície dos nanomateriais (NM) impedindo o crescimento ou agregação dos nanomateriais. As nanopartículas quando dispersas em meio fluido, estão sujeitas a um conjunto de forças atrativas, que são responsáveis pela agregação e repulsivas favorecendo a formação de aglomerados e a desestabilização da dispersão. Para favorecer o balanço de forças em favor da estabilização dos NF é necessário a modificação dos NM utilizando diferentes estratégias de química de superfícies, como por exemplo, através da geração de uma força eletrostática repulsiva no NM. Essa maneira de estabilização é denominada “Estabilização Eletrostática”, que consiste em promover cargas na superfície dos NM, e como consequência a repulsão entre as partículas por conta da sobreposição da dupla camada elétrica mantendo as partículas dispersas no meio. No presente estudo foi possível obter nanopartículas de cobre contendo 36,58, 38,15 e 2,34 nm utilizando difração de raios X. O revestimento com glicina pode ser comprovado com base na espectroscopia na região do infravermelho no qual NH3+, COO-, e CH2 são grupos funcionais presentes na glicina e possui banda cacterística em 3179, 1607 e 1415 cm-1, respectivamente. Utilizando a espectroscopia na região do ultravioleta-visível foi possível identificar um pico característico de nanopartículas de cobre na região de 560 nm. Por fim, foi realizado um estudo de estabilidade coloidal por meio da técnica de espalhamento de luz dinâmico, no qual foi possível obter uma estabilidade coloidal em torno de 3 dias.
Avaliação da produção de vapor e conversão do reator catalítico em processo de produção de ácido sulfúrico
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-05) Pirani, Emmanuel Henrique Rosa ; Pires, Lorena Oliveira
O processo de produção de ácido sulfúrico apresenta uma grande importância econômica para o mercado global de produtos químicos e bens de consumo. Apesar de ser um processo conhecido e consolidado há mais de um século, há um grande esforço para o desenvolvimento de tecnologias que maximizem a produção de vapor e reduzam os níveis de emissão por meio de uma maior conversão de dióxido de enxofre em trióxido de enxofre. O objetivo deste trabalho foi comparar a produção de vapor e a conversão do reator catalítico em uma planta de ácido sulfúrico de uma indústria química brasileira. Essa avaliação foi feita por meio da alteração do set-point de temperatura de entrada da corrente de dióxido de enxofre no conversor catalítico. O ganho financeiro relacionado à variação da produção de vapor foi estimado com base nos valores em reais por tonelada de vapor, considerando os dados fornecidos pela empresa. Além disso, a temperatura da queima do enxofre desempenha um papel importante na produção de vapor. A otimização da temperatura de entrada do reator catalítico resultou em um ganho financeiro estimado de R$ 640.356,00 por ano para a temperatura de 415 ºC. No entanto, a maior conversão (99,72%) ocorreu a 410 ºC, possivelmente relacionada à concentração de gás mais próxima ao ideal recomendado. A importância deste trabalho destaca-se por suas implicações diretas na eficiência energética e nos ganhos financeiros para a empresa, além de promover a redução das emissões de dióxido de enxofre por meio da otimização do processo. Recomenda-se a repetição do teste para os leitos subsequentes e o monitoramento contínuo da eficiência do catalisador, visando a otimização constante do processo.
Avaliação da eficiência de um lavador Venturi na coleta de poluentes gasosos emitidos pela combustão de bagaço de cana-de-açúcar
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-01) Schiavon, Natália Cristina Bohme ; Costa, Maria Angélica Martins
Embora a biomassa seja uma fonte de energia renovável, sua queima emite uma mistura de vários componentes, como materiais particulados, CO2, CO, NOX, entre outros. Esses gases atuam como agentes poluidores antropográficos do ar e são emitidos como fonte de energia por diversos setores industriais, como a queima do bagaço da cana-de-açúcar, que é um resíduo da indústria sucroalcooleira. Este estudo teve como objetivo quantificar e avaliar a emissão de gases do efeito estufa, principalmente o CO, CO2 e NOX, oriundos da queima do bagaço de cana-de-açúcar em um queimador em escala piloto, operado em diferentes condições operacionais e avaliar a emissão e controle destes poluentes pela ação do lavador Venturi. A combustão ocorreu em um queimador experimental, composto por alimentador rotativo, câmara de combustão, câmatra de isolamento da chama, sopradores, lavador Venturi, ciclone e chaminé de amostragem. As velocidades do gás na chaminé utilizadas como diferentes condições operacionais foram 3,4 m/s, 5,3 m/s, 7,0 m/s, 8,9 m/s e 11,1 m/s, bem como as vazões de água (líquido de lavagem) de 300 e 400 L/h. Os resultados indicam que as concentrações de CO variaram de 34/311 ppm, as concentrações de NOX de 8-80 ppm, enquanto CO2 atingiu valores de 6000-26000ppm. Foram emitidas concentrações elevadas de CO2 e NOX quando a combustão é realizada sob temperaturas mais elevadas, evidenciando o efeito da temperatura na emissão de poluentes. Já para temperaturas menores, há maior emissão CO, gerado na fase de incandescênica, através da combustão incompleta. Considerando a baixa solubilidade do CO2 em água, a utilização desta como líquido de lavagem, não apresentou valores elevados de eficiência de coleta do componente no fluxo de ar. Foram atingidos valores de eficiência de coleta de até 57%, o que embora não seja considerado um valor elevado, considerando 14250 ppm como o valor médio de emissão de CO2 obtidos neste estudo, quando aplicada a este número, esta eficiência corresponde a 8122 ppm de CO2 que não foram jogados para a atmosfera. A investigação e quantificação dessas emissões são importantes para compreender o balanço global de carbono, dada a magnitude considerável das emissões de CO2 provenientes destes combustíveis não fósseis.
Sistema de alarme em forno rotativo da indústria de cimento: proposta de melhoria da segurança
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-01) Adamo, Isabela Bonafonte ; Pires, Lorena Oliveira
O cimento, um dos materiais mais utilizados na construção civil, possui uma rica história e ampla aplicabilidade. Este trabalho abordou o processo produtivo do cimento, com um foco particular no emprego de forno rotativo e metodologias de segurança que podem ser aplicadas neste processo. Inicialmente, foram apresentadas as metodologias de avaliação de risco aplicáveis, como Safestart, Análise Preliminar de Riscos, e a Matriz de Identificação e Avaliação de Perigos e Riscos Ocupacionais. Em seguida, foi apresentado um estudo de caso de uma fábrica de cimento que explora dois sistemas: um sistema de alarme utilizando temporizador de atraso generalizado e o gerenciamento multivariado de alarmes incômodos em processos químicos. Assim, o objetivo deste trabalho foi propor melhorias para aumentar a segurança em forno rotativo no processo de produção de cimento em uma fábrica visitada. Para isso, propôs-se a implementação de um sistema de alarme integrado a um eficiente plano de comunicação. A proposta foi desenvolvida utilizando ferramentas como o ciclo PDCA, Diagrama de Pareto e indicadores de segurança do trabalho. Os resultados mostram que a adoção dessas ferramentas e métodos pode melhorar significativamente a segurança operacional, reduzindo riscos e incidentes, e promovendo um ambiente de trabalho mais seguro e eficiente. Conclui-se que a integração de sistemas de alarme com planos de comunicação e o uso de metodologias de avaliação de risco são essenciais para a gestão de segurança em fábricas de cimento.
Problem Solving na indústria automotiva: um estudo de caso sobre a Metodologia 8D
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-01) Pavão, Júlia dos Santos ; Monteiro Filho, Elias de Souza
A produção de alta qualidade e a manutenção da competitividade em um mercado em constante crescimento e transformação são requisitos fundamentais para as indústrias modernas. A busca contínua pela melhoria e qualidade dos produtos impulsiona a empresa a adotar estratégias que aumentem sua competitividade. Entre os principais fatores que contribuem para essa orientação destacam-se a abertura de mercados, as inovações tecnológicas, a crescente ênfase no capital humano e o aumento de demandas dos clientes. O presente trabalho resulta de um esforço para demonstrar as vantagens da aplicação da gestão da qualidade e da gestão por processos, especialmente por meio da utilização da Metodologia 8D, como importantes facilitadores para as empresas na incessante procura pela excelência e competitividade, visando a permanência no mercado. O objetivo que norteou o estudo foi descrever a aplicação da 8D para o tratamento de problemas. Trata-se de uma pesquisa qualitativa, tendo como metodologia o levantamento bibliográfico qualificado sobre o tema. Como resultado, a análise confirma a eficácia da 8D, aliada as ferramentas da qualidade na detecção/resolução do problema (Problem Solving), eliminando sua recorrência.
Análise fatorial: uma aplicação em indicadores econômicos de empresas do setor de químicos listadas na bolsa de valores do Brasil
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-01) Castro, Eduardo Trolezi ; Monteiro Filho, Elias de Souza
A análise dos indicadores econômicos é crucial para avaliar a saúde financeira e operacional das empresas na indústria química. No entanto, a grande quantidade e diversidade de dados envolvidos tornam essa análise complexa. A análise fatorial é apresentada como uma ferramenta estatística robusta que pode identificar padrões subjacentes nos indicadores econômicos e reduzir a dimensionalidade dos dados, proporcionando uma interpretação mais clara e rápida. O estudo selecionou 22 indicadores financeiros e econômicos das empresas do setor químico, baseando-se em dados disponíveis nos balanços trimestrais disponibilizados pelas empresas. Os indicadores foram escolhidos com base no trabalho de Assaf Neto (2012) e nos indicadores mais comumente apresentados em sites de investimentos. A análise fatorial exploratória foi a principal ferramenta estatística utilizada para simplificar e interpretar os dados coletados. A aplicação da análise fatorial permitiu a redução dos 22 indicadores iniciais para 17, agrupados em 5 fatores com capacidade de explicação de 89,787%. Essa redução facilita a análise dos dados e a comparação entre empresas, possibilitando a criação de um modelo simplificado que pode ser utilizado para tomar decisões de investimento ou auxiliar na gestão das empresas analisadas, além de identificar riscos e oportunidades.
Cálculos de DFT para a investigação de propriedades de super-redes condutoras
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-01) Gimenes, Lucas ; Henn, Vivian Vanessa França
Com o progresso significativo no controle experimental da deposição atômica na construção de nanoestruturas, os materiais nanoestruturados, como as super-redes condutoras, vêm sendo cada vez mais integrados em dispositivos tecnológicos avançados. Contudo, a otimização da funcionalidade desses dispositivos exige uma compreensão aprofundada de suas propriedades físicas, o que, por sua vez, demanda uma abordagem quântica rigorosa para o estudo de sistemas complexos. Neste cenário, a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) emerge como uma ferramenta computacional de destaque para a análise de nanoestruturas, devido à sua capacidade de fornecer informações detalhadas sobre as propriedades eletrônicas e estruturais. Neste trabalho, empregamos cálculos baseados em DFT para explorar as propriedades físicas fundamentais de super-redes condutoras, modeladas segundo o paradigma do modelo de Hubbard. Além da análise da energia e do perfil de densidades, investigamos o grau de emaranhamento presente nas nanoestruturas, um aspecto crítico para o avanço de dispositivos voltados ao processamento de Informação Quântica. A análise revelou que, enquanto a energia geralmente não é afetada por transições de fase quânticas, os perfis de densidade indicam uma transição de Mott em super-redes com baixo potencial externo.
Aplicações do spray dryer: uma revisão
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-01) Mazzon, Gabriel Garcia ; Sarti, Arnaldo
O Spray Drying é uma técnica amplamente utilizada na indústria em geral para a secagem de uma solução líquida a fim de obter partículas secas. O processo consiste na atomização de uma suspensão em uma corrente de ar quente, resultando na rápida evaporação do solvente e na formação de partículas secas. Haja vista que o processo oferece uma produção a baixo custo financeiro e de forma contínua, diferentes áreas da indústria, especialmente a alimentícia e a farmacêutica, vêm cada vez mais utilizando esse processo para a elaboração de novos produtos. Foi realizado neste trabalho, uma revisão bibliográfica sobre a operação de secagem, na qual será destacada a abrangência do processo e sua presença nos diversos segmentos da indústria química, detalhada as operações unitárias e, por fim, apresentando os principais fatores que afetam o processo de secagem por Spray Drying. Posteriormente, serão abordados o estado da arte, em termos de pesquisa e inovação, do processo de Spray Drying nas indústrias alimentícia e farmacêutica. Serão discutidas suas idealizações, concepções, importância e ampla gama de aplicações. A seguir serão observadas as principais conclusões acerca dos avanços em pesquisa e desenvolvimento nas áreas da indústria supracitadas.
Uso de hidrogel na restauração de obras de arte de cobre
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-06-24) Yokoyama, Juliana Tiemi ; Marques, Rodrigo Fernando Costa
A pátina é uma camada superficial formada pela ação do tempo, atmosfera e ambiente, que confere o aspecto envelhecido a uma peça ou obra de arte. Podendo ser por exemplo uma oxidação do material; a pátina no cobre se apresenta como oxidações na superfície do metal. A grande discussão é se ela deve ser removida ou não, cada obra de arte é um caso único onde devemos levar em consideração vários fatores para essa decisão. Métodos tradicionais de remoção da camada de oxidação de esculturas de cobre, incluem métodos mecânicos (abrasão e laser) e métodos químicos (uso local de ácidos e bases). Tais métodos acabam apresentando riscos às peças mais frágeis e delicadas, por não apresentarem controle e seletividade adequada. O cobre quando exposto ao ambiente sofre oxidação, onde pode se formar uma primeira camada de cuprita (Cu2O) e uma segunda camada de sais de Cu2+. Para peças de arte feitas de cobre é interessante que esta primeira camada de cuprita permaneça, pois age como uma camada protetora contra futuras oxidações. Hidrogéis podem ser utilizados para auxiliar no processo de remoção de oxidação devido a sua característica porosa que, quando combinado com o uso de agentes quelantes que se complexam com íons Cu2+, garantem uma maior seletividade e controle durante o processo. Propõe-se a síntese de um hidrogel a partir de álcool poli vinílico (PVA) e poli(ácido acrílico) (PAA) e testes na remoção da camada de sais de Cu2+ de placa de cobre, utilizando ácido etilenodiaminotetracético (EDTA) e tetraetilenopentamina (TEPA) como agentes quelantes. As propriedades estruturais dos materiais utilizados foram caracterizadas por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), cromatografia de permeação em gel/cromatografia por exclusão de tamanho (GPC/SEC), teste de intumescimento, termogravimetria (TG) e difração de raios X (DRX). Em conclusão foram obtidos hidrogéis com características adequadas e que, em conjunto com os agentes quelantes selecionados, apresentaram seletividade e eficiência desejadas na remoção dos sais de Cu2+ de oxidação das placas de cobre.

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