ISEP - DM – Engenharia Química
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O Mestrado em Engenharia Química, visando a especialização nas áreas ambiental e energética, nasceu da necessidade de conjugar a optimização dos recursos ambientais e energéticos com a engenharia química.
O Mestrado em Engenharia Química (2º ciclo) tem como objetivo aprofundar os conhecimentos adquiridos na Licenciatura (1º ciclo) em áreas fundamentais para o engenheiro químico, como fenómenos de transporte, termodinâmica, reatores químicos, matemática aplicada à engenharia e projeto e conferir aos diplomados as competências técnicas e científicas adequadas a cada um dos ramos: Tecnologias de Proteção Ambiental e Otimização Energética na Indústria Química.
Os diplomados devem possuir capacidade de planear e conduzir experiências, analisar e interpretar resultados, projetar um sistema ou um processo para atingir determinada necessidade com constrangimentos realísticos (económicos, ambientais, sociais, de saúde, de segurança e de sustentabilidade). Devem demonstrar as competências adquiridas para identificar, equacionar e resolver problemas complexos de engenharia química e devem saber colaborar no desenvolvimento e na aplicação de novos produtos e de novos processos.
• Ramo de Otimização Energética na Indústria Química
É objetivo específico do Mestrado em Engenharia Química – Ramo de Otimização Energética na Indústria Química formar técnicos de engenharia com elevada preparação técnica e científica, capazes de avaliar o consumo de energia de uma unidade industrial e propor alterações no sentido da sua otimização, tendo em conta a necessidade de aumentar o nível tecnológico e a eficiência dos processos. Os diplomados devem ainda ser capazes de gerir sistemas de produção de energia, colaborar na realização de auditorias energéticas, definir e implementar planos de racionalização da utilização da energia.
• Ramo de Tecnologias de Proteção Ambiental
É objetivo específico do Mestrado em Engenharia Química – Ramo de Tecnologias de Proteção Ambiental a formação de técnicos de engenharia com elevada preparação técnica e científica, capazes de projetar e operar unidades de proteção ambiental, nas áreas de tratamento de águas e águas residuais, de emissões gasosas e de resíduos sólidos. Os diplomados terão capacidade para aplicar conhecimentos e implementar tecnologias que garantam um avanço real nas técnicas de proteção ambiental
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- Análise Económica do Processo de Colmatagem de Rolhas NaturaisPublication . Gonçalves, Isolete Margarida Rocha; Gil, Paulo; Correia, Maria Manuela BarbosaO objectivo da presente dissertação é elaborar a análise económica da melhoria ao processo de colmatagem de rolhas de cortiça Acquamark® 2.0, e assim verificar a viabilidade da implementação da referida melhoria. Para a elaboração desta dissertação, foi necessário analisar todo o processo de colmatagem Acquamark®, sendo que todos os ensaios aqui apresentados foram elaborados como parte do estágio. Foi ainda dado apoio ao setor, assim como ao departamento responsável pela melhoria do processo. A abordagem analítica fundamentou-se no conhecimento do produto e do processo, na realização de ensaios de comparação – nos quais rolhas das principais origens usualmente colmatadas por esta técnica foram colmatadas pelos dois processos – e na interpretação dos resultados obtidos pelo processo atual Acquamark® e pela nova proposta Acquamark® 2.0. Foram elaborados três ensaios de classe visual, nos quais cada lote de rolhas foi colmatado pelos dois processos (Acquamark® e Acquamark® 2.0). Os resultados obtidos foram comparados, de forma a ser possível valorizar o processo Acquamark® 2.0 por comparação com o processo Acquamark®. A valorização do processo foi estimada por dois métodos – o método A&I e o método baseado na ferramenta Finicia, com análise a 10 anos – tendo sido ainda consideradas duas condições diferentes, nomeadamente, a venda de todas as rolhas nas classes corretas e a desvalorização de classes no momento da venda. Para esta análise, em que se assumiram vendas das rolhas nas classes corretas, foi obtido um payback de ______ para o método A&I e de ______ para o método baseado na ferramenta Finicia, enquanto para a análise em que se assumiu uma desvalorização das classes esses valores passam para _____ e ____, respetivamente. Isto mostra que em qualquer um dos casos o projeto é economicamente viável, visto ter um payback inferior ao tempo de análise do projeto. Sabendo que o método A&I não tem em conta todos os parâmetros que o método baseado na ferramenta Finicia tem, é seguro afirmar que os resultados mais fiáveis são os apresentados pelo segundo método. Assim, é importante analisar os indicadores de avaliação do projeto obtidos por este método: com um VAL de _____- para a primeira análise e de _____ para a segunda, este parâmetro mostra uma grande viabilidade económica em mbas as análises do projeto, visto os valores serem bastante superiores a zero. Aliando este parâmetro ao TIR, que apresenta valores superiores à taxa de atualização (_), com _____ e ____ para a primeira e segunda análises, respetivamente, confirma-se a viabilidade económica do projeto nas duas análises apresentadas. Sabe-se ainda que as necessidades de mercado estão contidas entre as duas situações estudadas, pelo que os resultados reais da valorização encontrar-se-ão entre os resultados obtidos para as duas condições. Assim, com a viabilidade económica comprovada, e considerando ainda que as características físico-mecânicas do produto melhorado são superiores às do produto atual, conclui-se que o produto tem viabilidade para a sua implementação.
- Auditoria Energética a uma Empresa de Produtos QuímicosPublication . Coelho, Patrícia Alexandra Nunes; Esteves, Maria Teresa Martins SenaA dissertação desenvolvida foi realizada em ambiente empresarial e teve como objetivo a realização de uma auditoria energética às instalações da RNM- Produtos Químicos, SA com vista à otimização da sua eficiência energética, tendo em conta a viabilidade económica das medidas propostas. Numa primeira abordagem fez-se o levantamento energético das instalações. Verificou-se que existiam duas fontes de energia, a eletricidade e o gasóleo. Após a análise dos consumos energéticos da empresa verificou-se que, em 2017, a eletricidade representava 87% do consumo total de energia, e os restantes 13% correspondiam ao consumo de gasóleo. Isto traduz-se num consumo de 94,39 tep de eletricidade e de 14,64 tep de gasóleo, o que perfaz um total de 109,03 tep de energia consumida. Conclui-se então que a empresa não é uma Consumidora Intensiva de Energia (CIE). Na análise prévia do consumo elétrico percebeu-se que o equipamento que tinha um consumo mais significativo era o compressor de ar e, por isso mesmo, este equipamento foi estudado à parte. Atualmente, na RNM- Produtos Químicos, SA a produção de ar comprimido é assegurada por dois compressores com capacidades diferentes. Foram determinados os consumos de energia de um dos compressores (compressor 1) durante 4 semanas, de modo a verificar o comportamento deste equipamento. Conclui-se que este equipamento trabalha segundo as necessidades e não em linha contínua, uma vez que o número de horas que esteve em funcionamento foi variável ao longo do ensaio, assim como o período horário de funcionamento e o número de vezes que entrou em carga. A determinação do consumo específico deste compressor foi possível com o ensaio referido acima, sendo de 0,181 kWh/𝑚𝐹𝐴𝐷 3 . Posteriormente, fez-se um ensaio às fugas para a determinação das mesmas. O caudal de fugas representa 14,7% do caudal de ar comprimido produzido, estando este valor acima dos 5% admissíveis. Quanto à fatura elétrica foram apresentadas algumas propostas de melhoria para a respetiva diminuição. As medidas mais significativas seriam a mudança do nível de tensão atual, Baixa Tensão Especial (BTE), para um nível de tensão mais elevado, Média Tensão (MT); a transição de processos produtivos atuais para períodos horários mais económicos, uma vez que a empresa labora 24h/ dia e há períodos em que a eletricidade é menos dispendiosa; a aquisição de um novo compressor e a instalação de uma nova rede de ar comprimido para a diminuição das perdas de carga e ainda a possibilidade da reparação das fugas de ar comprimido. Aquilo que se concluiu foi que com estas pequenas medidas poder-se-ia reduzir os custos de eletricidade de 11,57 % a 14,28%. No nível de tensão a redução poderia ir de 6,90% a 8,55%, uma vez que se poderia celebrar um contrato com o fornecedor de energia para se passar a usar em Média Tensão- Médias Utilizações (MT-MU) ou Média Tensão- Longas Utilizações (MT-LU), concluindo-se que o que compensaria mais seria o de MT-LU. A transição do processo produtivo foi analisada para dois produtos em 87 produtos produzidos pela empresa. Para estes dois produtos se se mudasse os períodos nos quais se processam as suas produções/transferências poder-se-ia poupar 0,034% caso se eliminasse produções/transferências no período mais dispendioso, ou seja, em Horas de Ponta (HP), e caso se transitasse todas as operações para os períodos menos dispendiosos, ou seja, para Horas de Vazio (HV) e Horas de Super Vazio (HSV) poder-se-ia reduzir os custos elétricos em 0,31%. Caso se adquirisse um compressor novo, as reduções poderiam ir de 4,30 % a 5,08%, sendo que esta variação se deve ao estudo da aquisição de compressores de diferentes marcas. As reduções das fugas de ar comprimido representariam 0,34% da fatura elétrica anual. Há medidas que necessitam de investimentos, como é o caso da mudança do nível de tensão, a aquisição do novo compressor e a redução das fugas de ar comprimido. Para a mudança de nível de tensão para MT é necessário a instalação de um Posto de Transformação (PT). Já no caso da aquisição de um novo compressor é necessário um compressor que satisfaça as condições da empresa. No caso da redução de fugas é necessário determinar qual o local das mesmas para uma possível reparação. Foi possível determinar os custos associados à aquisição de um PT e para diferentes compressores. Para verificar a viabilidade económica foi considerado que o retorno do investimento não deveria ultrapassar 5 anos. Conclui-se então que o investimento num PT só seria viável caso se mudasse para MT-LU e que a aquisição de um novo compressor só seria viável para a marca Biomicro. Na Aquisição de um Novo Compressor estudou-se quais os custos de energia elétrica caso o compressor tivesse um tempo útil de 30 anos, em funcionamento durante 24 h. Conclui-se que com o compressor da Comingersoll ao final de 30 anos os custos de eletricidade seriam 443 488€ menores que com o compressor da Biomicro, sendo que o investimento inicial é de apenas mais 10 504€. Por isso, o compressor a adquirir devia ser o da Comingersoll.
- Avaliação de Processo Industrial: Organização do trabalho e Energia SustentávelPublication . Carreira, Mariana França Lopes Silva; Pinto, Gilberto AntónioAtualmente, o background de um mercado competitivo ilustra a procura contínua por uma maior qualidade de produto, que é essencial para qualquer empresa. Para vingar num mercado assim, existem cada vez mais esforços no sentido de satisfazer as necessidades dos clientes assim como manter a rentabilidade e tentar reduzir os custos de operações. Face a estas necessidades, cada vez mais as empresas implementam metodologias definidas como Lean Manufacturing, tendo como base uma filosofia de gestão focalizada em identificar e eliminar desperdícios (atividades que não agregam valor) através da melhoria contínua, que têm apresentado excelentes resultados. O projeto abordado neste relatório tem como principal objetivo a elaboração de instruções de trabalho, de limpeza, especificações técnicas para as várias etapas do processo produtivo, planeamento e implementação de soluções para melhorias do processo, com base em ferramentas Lean Manufacturing e Kaizen. Foi ainda realizado para implementação na empresa acolhedora um breve estudo do estado da arte da tecnologia solar fotovoltaica, seguido do seu funcionamento, do dimensionamento e do estudo da viabilidade económica de um sistema fotovoltaico para rodução de energia. Com a finalidade de melhorar resultados, foram realizadas 26 instruções de trabalho, 13 instruções de limpeza, 4 instruções de qualidade e 9 especificações técnicas, com o intuito de uniformização dos procedimentos em cada operação e também como auxilio para novos membros integrantes na equipa. De modo a reduzir a faturação energética da empresa, foi efetuado um dimensionamento de uma instalação fotovoltaica para produção de energia. Com a sua elaboração verificou-se que não se reuniam as condições para que a empresa conseguisse ser 100% autossuficiente, uma vez que não possui uma área disponível para aplicação do sistema que suportasse os consumos atuais. Portanto foi realizado um dimensionamento com a finalidade de reduzir a faturação energética. A instalação é então composta por 505 painéis policristalinos compostos por 60 élulas, com uma potência de 136,4 kWp. O investimento para a instalação tem como valor 125 000 €, estimando-se um período de retorno ao fim de dez anos.
- Avaliação Energética do Forno de Fusão AV5Publication . Guedes, Andreia Micaela Magalhães; Pimenta, Maria Paula Moreira de Carvalho Amorim NetoO presente trabalho foi desenvolvido no âmbito da disciplina de Dissertação/Estágio (DIEST), para a conclusão do Mestrado em Engenharia Química, no ramo de Energia e Biorrefinarias. O trabalho foi realizado na direção fabril da empresa BA Vidro, na Divisão e Composição e Fusão, em Avintes, onde é feita a produção de embalagens de vidro, nomeadamente, garrafas de vidro para a indústria alimentar. O trabalho desenvolvido teve como objetivo a avaliação energética de um dos fornos de fusão (AV5) da empresa e a determinação do ponto ótimo entre o consumo de gás atural e eletricidade. Este forno corresponde ao maior consumidor energético do processo de produção de embalagens. Para ser alcançado o objetivo proposto, procedeu-se inicialmente ao estudo das características de um forno de fusão. Posteriormente, foi realizada uma avaliação energética do AV5 relativa ao ano de 2016, com a realização do balanço mássico e energértico. Neste, foi obtido um valor de perdas térmicas de 12 423 883 kW no total do ano. A partir do balanço de energia, determinou-se a poupança energética ao nível de gás natural, variando a quantidade de excesso de ar. No ano estudado foi utilizado um excesso de 24% com um volume de gás natural de 0,453 m3/s. Foi considerado um excesso de 20%, 15% e o ar em proporções estequiométricas. Para 20% obteve-se o menor volume de gás natural, 0,220 m3/s, ou seja, corresponde a uma poupança de 20 131 m3/dia. De seguida, foram determinados os diferentes indicadores de fusão, o consumo específico de energia, a intensidade carbónica e o custo específico de fusão. Para o primeiro, o valor médio anual foi de 0,099 tep/ton, para o segundo obteve-se valor médio anual de 2348 kgCO2/tep e, por último, 95,8 €/ton. Foram analisadas as variáveis predominantes no processo de fusão, com o intuito de ser avaliada a sua influência. As diferentes variáveis analisadas foram, a produção de vidro fundido (tiragem), a percentagem de vidro reutilizado (casco) como matéria-prima, o poder calorífico do gás natural e a humidade relativa do ar. A influência destas variáveis foi analisada com base em alterações no consumo específico de energia e no custo específico de fusão. A tiragem apresenta um intervalo entre 311 e 461 toneladas diárias e a percentagem de casco um intervalo entre 55 e 70%. Relativamente à influência da incorporação de casco, o melhor consumo específico de energia foi obtido para o intervalo 67-70% de casco, para uma tiragem de 451-456 toneladas. Foi possível também concluir que o poder calorífico inferior apresenta uma grande influência no consumo específico de energia, contrariamente à humidade relativa do ar. Dos diferentes consumos energéticos avaliados, o gás natural e a eletricidade, o que apresenta maior variação e influência no processo é o gás natural. Para cada percentagem de casco, foram obtidas relações entre a quantidade de gás natural e eletricidade e a tiragem de vidro fundido. Para percentagens superiores a 62% de casco, relativamente ao consumo energético, o mais vantajoso é utilizar elevadas tiragens. Até 62%, o mais vantajoso é a utilização de tiragens inferiores. Por fim, foi utlizada a ferramenta Solver para a obtenção de equações da reta, que relacionam a quantidade de gás natural e de eletricidade em função da tiragem, para diferentes percentagens de vidro reutilizado.
- Bioprodutos de Resíduos Proteicos de Pele de BovinoPublication . Cordoeiro, Simão André de Oliveira; Ribeiro, Antonio Alfredo CrispimA indústria de curtumes é uma das mais antigas e tradicionais de Portugal, sendo contudo uma das mais poluentes. Esta indústria produz diversos resíduos sólidos, além de águas residuais, com forte impacto ambiental. A valorização dos resíduos sólidos torna-se importante pois permite reduzir o impacto ambiental e promover a sustentabilidade. Os resíduos de couro, ricos em colagénio, representam uma alternativa promissora no que toca ao seu aproveitamento para obtenção de um produto com alto teor proteico que pode ser utilizado nas mais diversas aplicações. O objetivo deste trabalho consistiu na valorização de um resíduo sólido da indústria de curtumes (raspas Wet-Blue) através da produção de bioprodutos para aplicação em couro e biofilmes para aplicação na agricultura. O trabalho realizado dividiu-se em cinco partes: caraterização do hidrolisado proteico e das raspas Wet-Blue, produção e caraterização da gelatina, concentração do hidrolisado proteico, produção de bioprodutos e produção de biofilmes. Nas diferentes caraterizações realizadas, do hidrolisado, raspas e gelatina, foram analisados vários parâmetros, nomeadamente o teor de sólidos totais, matéria mineral e orgânica e azoto Kjeldahl. Também foram feitas análises ao teor de crómio por espectrometria de absorção atómica com atomização por chama. De forma geral, as caraterizações efetuadas, permitiram concluir que é possível obter um produto com alto conteúdo proteico (hidrolisado proteico) que pode ser aproveitado para uma determinada aplicação. Contudo, no caso da gelatina, devido à necessidade de um dispêndio de energia elevado para a concentrar e por isso tornando o processo oneroso, optou-se por não utilizá-la. Os bioprodutos concebidos foram produzidos de duas formas: uma, pela reticulação do hidrolisado com glutaraldeído a diferentes concentrações (2, 5 e 10% sobre a massa seca de hidrolisado) e outra, juntando licor negro ao hidrolisado em diferentes proporções (1:3, 1:1, 3:1). Provou-se que, a partir das raspas Wet-Blue, é possível a produção de bioprodutos a serem aplicados no recurtume do couro. No entanto, o processo de preparação dos mesmos pode ser melhorado, nomeadamente no tempo de mistura dos reagentes. Todas as amostras, após passarem pelo processo de recurtume, foram avaliadas quanto à resistência à extensão e ao rasgo, tendo revelado, na generalidade, um incremento nas propriedades em questão. Particularizando, as amostras recurtidas com os bioprodutos sintetizados com licor negro apresentaram melhores resultados do que os produzidos com glutaraldeído. A preparação dos biofilmes consistiu na junção de três reagentes, hidrolisado proteico concentrado, glutaraldeído e ainda um plastificante, a glicerina. Obtida a mistura, esta foi vertida numa prensa e foi-lhe aplicada uma tensão de 100 kg. No total foram realizados três ensaios, onde as quantidades utilizadas foram equivalentes, 20 gramas de hidrolisado proteico, 25% de glutaraldeído e 25% de glicerina em relação à massa de hidrolisado. A agitação das misturas ocorreu entre 12-15 minutos. Os resultados obtidos não foram os esperados e portanto não se conseguiu demonstrar que as raspas Wet-Blue podem ser aproveitadas para produção de biofilmes a serem aplicados na agricultura. Mediante os resultados obtidos, sugere-se a continuidade do trabalho, nomeadamente na área de investigação referente aos biofilmes que apresenta margem para progressão.
- Desenvolvimento e caracterização de uma tinta de base aquosa direta ao metal (DTM) com propriedades anticorrosivasPublication . Teixeira, Jorge Filipe Soares; Morais, Simone BarreiraO objetivo deste trabalho visou o desenvolvimento e a caraterização de uma tinta monocomponente de base aquosa direta ao metal com elevados índices de performance anticorrosiva e avaliar a sua viabilidade económica, quando comparada com os sistemas convencionais com solvente. O projeto dividiu-se em 2 fases principais: i) caracterização dos sistemas de pintura disponíveis no mercado e ii) escolha do coalescente, escolha do dispersante, do espessante e por fim do aditivo anticorrosivo indicado para cada uma das 5 resinas em teste. Na escolha do coalescente, realizou-se ensaios de determinação da temperatura mínima de formação de filme, onde se verificou que o coalescente 4, em quase todas as resinas mostrou ser mais eficiente, precisando de menor quantidade para atingir temperaturas de 0ºC. Também se analisou o comportamento da mistura (resina e coalescente) e verificou-se que o coalescente 2 traria uma maior dureza ao filme após a sua cura. A escolha dos dispersantes, espessantes e aditivos anticorrosivos foi baseada nos testes de aderência, brilhos e nevoeiro salino. Os dispersantes mostraram ser bastante diferentes entre si, interagindo com cada resina de maneira diversa. O espessante 3 foi o escolhido para quatro das cinco resinas. Relativamente aos aditivos, destacou-se positivamente o aditivo B, quer nos ensaios de corrosão, quer nos ensaios de envelhecimento acelerado. Com base nos dados dos testes de caracterização, recolhidos ao longo de todo o projeto, selecionou-se a formulação R3.4.3.4. Esta é composta pela resina 3, com o dispersante 4, com o espessante 3 e o aditivo B (numa concentração de 2,5% (m/m)). Esta formulação resistiu 480 h no ensaio de nevoeiro salino, estando em linha com os sistemas monocomponentes existentes na Barbot S.A.. Por fim verificou-se que a produção da tinta formulada seria viável economicamente, preenchendo uma lacuna na gama de produtos existentes, tendo argumentos fortes para vingar no mercado, quer a nível técnico, quer a nível económico, tendo-se cumprido o objetivo proposto neste trabalho. Uma das estratégias de proteção à corrosão, um dos grandes problemas socioeconómicos, é recorrer a esquemas de pintura, garantindo a longevidade das propriedades da estrutura em que estão aplicados.
- Determinação vestigial de pesticidas em alimentos: novos desafios analíticosPublication . Machado, Tiago Emanuel Silvério; Delerue-Matos, Cristina Maria FernandesO objetivo deste estudo consiste em determinar o impacto ambiental de métodos analíticos dedicados à determinação de pesticidas organoclorados em diferentes matrizes, neste caso, morangos, solos e compotas. Para as amostras de morangos e solos foram testados três métodos, sendo eles os QuEChERS com extração em fase sólida dispersiva (d-SPE), QuEChERS com extração de pipeta descartável (DPX) e extração de gota suspensa (SDME). As compotas foram analisadas apenas com QuEChERS com d-SPE e SDME. O impacto ambiental é expresso em pontos e nesta dissertação obtiveram-se valores entre os 804,79 no SDME e os 841,04 µPts nos QuEChERS com d-SPE em compotas de pontuação global. Para melhor avaliar os resultados da pontuação global, dividiram-se todos os métodos em duas etapas, preparação de amostra e análise cromatográfica e calculado novamente a pontuação relativa a cada etapa. Verificou-se que a análise cromatográfica em todos os métodos tem um peso que varia entre os 94% nos QuEChERS com d-SPE e os 99% no SDME, sendo esta etapa igual em todos os métodos o seu impacto não varia sendo de 800,29 µPts. Considerando os valores obtidos para a análise cromatográfica é por isso incontestável a necessidade de otimização desta etapa para melhorar o impacto do método no seu todo. A etapa de preparação de amostra representa assim uma percentagem muito baixa no impacto ambiental. Na etapa de preparação de amostra, na SDME o impacto é igual sendo de 4,51 µPts e é independente do tipo de matriz. Este método apresenta um impacto com um valor quase 10 vezes inferior aos restantes. Os QuEChERS com d-SPE têm um impacto de 39,42 µPts para morangos, 38,42 µPts para solos e 40,76 µPts nas compotas. Para os QuEChERS com DPX o valor obtido em pontos para o impacto ambiental foi 39,42 µPts na matriz de morangos e 38,42 µPts nos solos. Verifica-se também que sendo a pontuação global da SDME menor, o seu impacto nas diferentes categorias de dano é também menor. Na análise de morangos, na categoria de dano das alterações climáticas o impacto é de 10,60 µPts nos QuEChERS com dSPE, 10,57 µPts nos QuEChERS com DPX e 1,41 µPts na SDME. Na categoria saúde humana, na etapa de preparação da amostra, para a mesma matriz o impacto obtido é de 10,62 µPts nos QuEChERS com d-SPE, 10,43 µPts nos QuEChERS com DPX e 1,73 µPts no SDME. A mesma tendência observa-se para a categoria saúde humana nas outras matrizes. A qualidade dos ecossistemas é a categoria de dano que menos impacto sofre. Os recursos são a categoria de dano com maior impacto nos QuEChERS com d-SPE e nos QuEChERS com DPX, na SDME a categoria com maior impacto é a saúde humana. Este trabalho permitiu avaliar o impacto ambiental de diferentes metodologias analíticas realizadas em ambiente de laboratório de investigação e concluiu que a análise cromatográfica é a causa de um grande impacto no ambiente. É esta etapa aquela que deverá ser aperfeiçoada e trabalhada no sentido de reduzir o gasto energético, ser uma metodologia mais amiga do ambiente e com impacto ambiental reduzido.
- Dimensionamento de um Reator de Pirólise de Leito Fluidizado Borbulhante para Produção de Bio ÓleoPublication . Gonçalves, Rui Pedro Santos; Ribeiro, Albina Maria de SáO intuito deste trabalho consistiu no dimensionamento de um reator de pirólise de leito fluidizado borbulhante cujo principal objetivo é a produção de bio-óleo. Para tal, foi necessário escolher o tipo de biomassa adequada, o reator adequado e estudar as condições de operação que maximizam a produção desejada. A biomassa selecionada foi o Miscanthus sinensis, um tipo de biomassa com bastante capacidade de utilização e já com algum trabalho experimental realizado. O reator escolhido foi o de leito fluidizado borbulhante, devido ao facto de obter um maior rendimento para o componente desejado (bio-óleo), ter uma configuração simples e o seu scale up ser possível. As condições operatórias escolhidas basearam-se em trabalho experimental publicado na literatura. O caudal mássico de biomassa a usar foi de 100 g/min. A temperatura de operação do reator será de 500ºC, o meio fluidizante foi azoto com uma velocidade superficial de 0,3 m/s, o sólido inerte selecionado foi areia. O rendimento obtido através do conhecimento da composição elementar da biomassa e utilizando o método proposto por Neves para a previsão de componentes voláteis para o bio-óleo foi de 58,4%, um valor típico para este processo. Os gases não condensáveis apresentaram um rendimento de 23,6% e o carbonizado tem um rendimento de 19,4% (em base seca). Para que este processo ocorra é necessária uma potência térmica total de 4,26 kW. O reator funciona nas condições desejadas, ou seja, ocorre fluidização e borbulhamento e não ocorre o fenómeno de slugging. Este tem 0,25m de diâmetro e 0,55m de altura. Por outro lado, nenhum tipo de partículas é arrastado para fora do reator antes da reação e o carbonizado consegue ser separado totalmente apenas com o ciclone dimensionado. Existe ainda um condensador de tubos concêntricos com uma área de transferência de calor de 0,278 m2 .
- Dimensionamento de um reator de pirólise destinado aos resíduos de couro da indústria de calçadoPublication . Silva, João Filipe Santos; Ribeiro, António Alfredo CrispimA indústria do calçado é caracterizada pela grande variedade de materiais utilizados nos seus produtos, dos quais se destaca o couro, a borracha e os materiais têxteis, entre os materiais mais utilizados. No presente trabalho são apresentados, não só os impactes ambientais causados pela deposição de resíduos de couro em aterros, mas também as boas práticas na gestão de resíduos de calçado na indústria. A presente dissertação teve como principal objetivo o dimensionamento de uma instalação de pirólise, como alternativa sustentável ao aterro situado no conselho de Felgueiras. Foi realizado o dimensionamento de dois reatores: um reator de leito fixo e um reator “auger”. As duas instalações tiveram como base de dimensionamento a mesma quantidade de matéria prima diária, 24 toneladas diárias de residuos de couro provenientes da industria do calçado. Relativamente ao reator de leito fixo, estima-se a produção anual de 1820 toneladas de carbonizado, 1082 toneladas de bio-óleo e 3144 toneladas de fase gasosa. A esta fase gasosa e, eventualmente, o bio-óleo são aproveitados para ser usados como fonte de calor do reator. Este reator deve ter um diâmetro interno de 1,5 metros, altura de 3,0 metros e um volume útil de 5,5 m3. No que diz respeito ao reator “auger”, estima-se uma produção anual de 1988 toneladas de carbonizado, 2209 toneladas de bio-óleo e 1849 toneladas de fase gasosa, que é reaproveitada como fonte de calor. Este reator tem 0,5 metros de diâmetro e o seu comprimento é de 2,5 metros. De acordo com os dimensionamentos realizados, observou-se que ambas tecnologias são autosustentáveis sob o ponto de vista energético, isto é, apenas existe necessidade de fornecimento de energia ao sistema em fase de arranque, sendo que após o início da pirólise não é necessário fornecer energia térmica ao sistema.
- Dimensionamento de um reator para carbonização hidrotérmica de biomassaPublication . Carvalho, Filipe André da Silva; Ribeiro, Albina Maria de SáEste trabalho tem como objetivo o dimensionamento de um reator à escala piloto, para carbonização hidrotérmica de bagaço de uva, bem como o dimensionamento de equipamentos adjacentes. A reacção em estudo é caracterizada pela temperatura de 220 °C e 1h de tempo de reação, estando a rampa de aquecimento, desde a temperatura ambiente até à temperatura de reação, fixada em 5 °C/min. Com recurso a um reator fechado de 34 L, e a partir de 10 kg de bagaço de uva com 65% de humidade é possível produzir 2,4 kg de carbonizado seco, 0,9 kg de bio-óleo e 0,2 kg de dióxido de carbono, resultando num rendimento em carbonizado de 69%. Dos equipamentos adjacentes ao reator constam um triturador, decantador e secador. O triturador é utilizado para reduzir o tamanho de partícula do bagaço de uva de 20 mm para 8 mm, e é do tipo Hammer mill com potência de 1,1 kW. Após a reação, no decantador ocorre a separação da fase líquida rica em bio-óleo, e fase sólida rica em carbonizado. O decantador tem a capacidade de 70 L. O secador dimensionado tem como objectivo reduzir a humidade do carbonizado, proveniente do decantador, de 65% para 8%. Para a operação de secagem, recorre-se a 2,1 m3 /min de ar previamente aquecido a 77 °C com 10% de humidade relativa, que sai do secador a 50 °C com 90% de humidade relativa. A carbonização hidrotérmica é um processo termoquímico de tratamento de biomassa, com vista à produção de carbonizado. O carbonizado pode ser, posteriormente, utilizado como combustível, ou como agente no tratamento de solos.