Os petianos foram envolvidos em grupos de pesquisa que fazem parte da UAEQ. Cada orientador entregou um plano de trabalho referente à pesquisa que será desenvolvida pelo petiano. Conheça um pouco sobre a pesquisa de cada membro do PET:
Petiana: Alice Cruz de Araújo (Currículo Lattes)
Orientador: Prof. Dr. Sidinei Kleber da Silva (Currículo Lattes)
Área de Atuação: Modelagem e Simulação
Título: Desenvolvimento de um Sistema de Treinamento Operacional do Processos de Produção de Acetona pela Dehidrogenação do Isopropanol.
Resumo: Os processos na indústria tem aumentado sua automatização de forma que as estações de operação apresentam computadores com interfaces gráficas intuitivas, que auxiliam no monitoramento, em tempo real, de variáveis de processo. Quando há a necessidade de treinamento de novos operadores, as estações reais podem limitar as interações com o usuário devido aos riscos e custos operacionais resultantes de uma decisão inadequada. Para eliminar esses riscos, o processo químico pode ser simulado e, a este modelo computacional, é possível aplicar uma interface gráfica fiel à original utilizada na estação; como resultado, tem-se um Simulador de Treinamento Operacional (STO). Desta forma, o operador em treinamento pode escolher observar o comportamento de uma operação unitária específica, resolver um problema causado por um distúrbio ou ainda, seguir um procedimento correto de partida ou parada da planta além de tomar decisões sem que o processo real corra risco de parada. Com base nas ideias citadas, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de treinamento para o processos de produção de acetona. Este processo será construído no simulador comercial AspenDynamics® e a interface para operação, desenvolvida em um software supervisório como e.g. WonderWare®, o Elipse-E3®, ou Indusoft®. Como resultados esperados tem-se a simulação dinâmica de uma planta complexa de produção de Acetona, a comunicação robusta entre os softwares envolvidos capaz de receber possíveis distúrbios, diferentes telas para diferentes partes da planta e um relatório de atividades do operador em treinamento.
Petiana: Caroline Vasconcelos Fernandes (Currículo Lattes)
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Bianca Viana de Sousa (Currículo Lattes)
Área de Atuação: Catálise
Título: Estudo do desenvolvimento de materiais híbridos micro-mesoporosos e suas aplicações.
Resumo: Os materiais híbridos orgânico-inorgânicos constituem uma classe especial compostos, obtidos pela combinação adequada entre duas ou mais fases (orgânica e inorgânica). Estes materiais apresentam superfícies internas acessíveis à moléculas de grandes dimensões e uma acidez elevada e modulável capaz de processar tais substratos. Portanto, este trabalho tem como objetivo o estudo do desenvolvimento de materiais híbridos para serem aplicados na catálise heterogênea.
Petiana: Cláudia Bezerra Silva (Currículo Lattes)
Orientador: Prof. Dr. Romildo Pereira Brito (Currículo Lattes)
Área de Atuação: Modelagem, Simulação e Otimização
Título: Uso de Programação Não Linear Inteira Mista (MINLP) na Otimização do Processo de Destilação Extrativa.
Resumo: Tendo em vista que o consumo energético envolvido nos refervedores das colunas de destilação representa um custo elevado a uma planta química, a otimização desse processo pode apresentar uma significativa economia dessa energia gasta. O objetivo geral deste trabalho é encontrar o ponto ótimo de operação de um processo de destilação extrativa que minimize o consumo de energia, utilizando diferentes procedimentos de otimização. O sistema objeto de estudo será constituído por Etanol-Água-Etileno glicol. Para contornar os obstáculos intrínsecos a alguns procedimentos de otimização, será usada a Programação Não Linear Inteira Mista (MINLP). Será realizada a modelagem e simulação do sistema de desidratação de etanol anidro via destilação extrativa. Para avaliação em regime estacionário, o modelo do sistema de desidratação será desenvolvido e implementado em plataforma Aspen Plus™.
Petiana: Danyelle Fialho de S. Rodrigues (Currículo Lattes)
Orientador: Prof. Dr. José Nilton Silva (Currículo Lattes)
Área de Atuação: Energias Renováveis
Título: Preparação de filme condutor de estanho em superfície de vidro.
Resumo: Esse projeto tem como objetivo estudar e avaliar a deposição de estanho em superfícies de vidros para formação de película condutoras, utilizando uma solução aquosa promotora formada por fluoreto de estanho. Vários equipamentos utilizam o vidro com superfície condutora para condução térmica ou elétrica, sendo um deles as células solares de terceira geração. Essa geração de células solares são células sensibilizadas por corantes orgânicos (DSSC – Dye-Sensitized Solar Cells), também conhecidas por células de Grätzel. Esse tipo de célula é composto por dois eletrodos, ânodo e cátodo, ambos formados por vidros contendo uma película condutora. As demais partes dizem respeito a uma camada de rede contínua de nanopartículas de dióxido de titânio sinterizado, junto com moléculas de corante e um eletrólito, com a finalidade de transportar os elétrons no sistema. Nesse sentido, fazem parte dos estudos: a obtenção de estanho a partir de separação de liga formada por estanho e chumbo, realização de experimentos voltados com a preparação da solução de fluoreto de estanho com diferentes composições e deposição de estanho em superfície de vidro pela técnica sprey. Dessa forma, busca-se alcançar com essa proposta o desenvolvimento da técnica de preparação de filme condutor em superfície de vidro para o uso em eletrodos de células solares DSSC.
Petiano: Filipe José Ferreira Chaves (Currículo Lattes)
Resumo: Segurança e especificações de produção são os dois principais requisitos básicos operacionais de uma planta química. Contudo, assegurar a estabilidade de um processo químico não é uma tarefa fácil, pois as variáveis sofrerem constantemente distúrbio levando o processo a condições não desejadas. Tal comportamento está intimamente ligado as não-linearidades inerentes aos sistemas reativos. Logo, as estruturas de controle lineares, apesar de comumente adotas, não são eficientes em determinados casos, gerando instabilidade ou mesmo situações críticas, tanto do ponto de vista operacional, de segurança e econômico. Sendo assim, este trabalho tem como principal objetivo aplicar uma das técnicas de controle baseados em modelos (MPC – Model Predictive Control) conhecida por GMC (Generic Model Control). Os modelos serão inicialmente desenvolvidos na plataforma de simulação Matlab®, utilizando técnicas de simulação dinâmica. A segunda etapa será desenvolvida em uma plataforma comercial de simulação dinâmica: Aspen Plus Dynamics. A metodologia GMC será então aplicada utilizando programação interna baseada em FORTRAN.
Petiano: Ítalo Barros Meira Ramos (Currículo Lattes)
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Bianca Viana de Sousa (Currículo Lattes)
Área de Atuação: Catálise
Título: Influência do teor de Zircônia Sulfatada na peneira molecular SZ/SBA-15 e avaliação de sua aplicação na reação de transesterificação utilizando um planejamento fatorial.
Resumo: Estudos recentes constatam que compostos mesoestruturados como a peneira molecular SBA-15, quando incorporados por zircônia em sua composição, verificam uma interessante atividade catalítica quando utilizados em meios ácidos de reação, juntamente com uma boa estabilidade e uma fácil regeneração quando passam por processos de calcinação. Todas essas propriedades tendem a fornecer os parâmetros necessários para um catalisador sólido-ácido ser ideal na obtenção de biodiesel. Portanto, tornam-se necessárias investigações acerca da caracterização da acidez da ZS quando a mesma é incorporada a peneiras moleculares, como a SBA-15. O presente trabalho tem como objetivo sulfatar as amostras de zircônia, consequentemente incorporá-las à SBA-15 utilizando-se de diferentes proporções mássicas (40 e 50%) em relação à massa da peneira molecular e avaliar a aplicação do catalisador SZ/SBA-15 na reação de transesterificação para obtenção do biodiesel, a partir de um planejamento experimental 2³, com adição de três pontos centrais.
Petiano: Jonas Santana Albuquerque (Currículo Lattes)
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Bianca Viana de Sousa (Currículo Lattes)
Área de Atuação: Catálise
Título: Síntese, caracterização e aplicação de catalisadores Co/Ce/SBA-15 na síntese de Fischer-Tropsch para a obtenção de combustíveis sintéticos ultra limpos.
Resumo: Devido aos crescentes preços do petróleo e a geração de problemas de contaminação por gases e resíduos no meio ambiente proveniente das petroquímicas, a reação de Fischer-Tropsch (SFT) é considerada uma via atrativa e promissora para a produção de hidrocarbonetos líquidos a partir de gás natural ou gás de síntese (CO2 e H2). Várias companhias de petróleo ao redor do mundo têm feito enormes investimentos para o desenvolvimento de novos processos para a produção de combustíveis líquidos a partir do gás de síntese, processo chamado gas-to-liquid (GTL). Atualmente, diversas pesquisas estão sendo desenvolvidas para a otimização da SFT devido principalmente à produção de diesel e óleo lubrificante de alta qualidade, quando se compara com os produzidos nas petroquímicas. Os catalisadores à base de cobalto são amplamente utilizados em SFT devido à sua elevada atividade, seletividade e estabilidade, e o seu desempenho catalítico pode ser melhorada pela adição de óxido de cério (CeO2). O CeO2 é amplamente utilizado em reações catalíticas por causa da suas propriedades de oxidação exclusivas e estados de valência variável. Esses metais geralmente são impregnados em suportes mesoporosos ou micro porosos que permitem a difusão de grandes moléculas entre seus poros. Essa Pesquisa tem como objetivo principal a síntese, caracterização e aplicação do catalisador Co/Ce/SBA-15 na reação de Fischer-Tropsch.
Petiano: Josiele Souza Batista Santos (Currículo Lattes)
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Bianca Viana de Sousa (Currículo Lattes)
Área de Atuação: Catálise
Título: Avaliação do catalisador heterogêneo na reação de transesterificação para obtenção do biodiesel utilizando o planejamento experimental 2³.
Resumo: O biodiesel é um combustível alternativo, biodegradável, renovável e que pode ser obtido a partir do óleo vegetal. Entretanto, por essa matéria prima ser altamente viscosa, utiliza-se a reação de transesterificação que é realizada com a presença de catalisadores. Catalisadores do tipo homogêneo mesmo tendo velocidade e eficiência, tem subprodutos indesejáveis para a reação, tornando essencial a implementação de etapas de separação e purificação do catalisador do produto final, o que aumentam o custo de produção. Por outro lado, catalisadores do tipo heterogêneo não são consumidos ou dissolvidos na reação, sendo fácil separar do produto final. Esse trabalho tem como objetivo foi avaliar o catalisador K-CTA+/MCM-41 na reação de transesterificação, a partir de um planejamento experimental 2³ com adição de três pontos centrais, onde as variáveis dependentes serão temperatura, tempo de reação e porcentagem de catalisador; e a variável resposta será a conversão de ésteres.
Petiano: Júlio César da Silva Guedes
Orientador: Prof. Dr. José Jaílson Nicácio Alves (Currículo Lattes)
Área de Atuação: Fluidodinâmica Computacional
Título: Estudo de formação de atmosferas explosivas via CFD.
Resumo: Substâncias inflamáveis são manipuladas ou estocadas nos mais diversos setores e processos, como na agricultura e nas indústrias têxtil, química, de reciclagem, de energia por biomassa, petroquímicas, etc. A norma brasileira (ABNT NBR IEC 60079-10-1:2009) enuncia a classificação de área como um método de análise e classificação do ambiente onde uma atmosfera explosiva, decorrentes do vazamento de substâncias inflamáveis, possa ocorrer. O presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência das propriedades de gases inflamáveis, como massa molar, capacidade calorífica, condutividade térmica, viscosidade e coeficiente politrópico, na extensão da pluma de gás para fins de classificação de áreas, baseado em desenvolvimento de modelo CFD, através do software ANSYS CFX 16.0, validando e aplicando numa ampla faixa de condições de vazamento sônico. Também será verificada a influência da direção do vento na forma da nuvem representativa da atmosfera explosiva, correlacionando-se a relação volume-alcance da nuvem com o risco de ignição.
Petiana: Letycia Walléria Gigante Garcia
Orientador: Prof. Dr. André Luiz F. de Brito (Currículo Lattes)
Área de Atuação: Meio Ambiente/Tratamento de Efluentes
Título: Tratamento de Esgoto Doméstico da UFCG Por Processo Físico-Químico.
Resumo: A rápida industrialização e urbanização resultaram num incremento do consumo de produtos ou materiais diversos, consequentemente, aumentando a geração de efluentes domésticos. Devido às características acima mencionadas e às problemáticas ambientais, esta pesquisa tem por objetivo realizar o tratamento de esgoto doméstico usando o físico-químico por coagulação-floculação. O estudo será realizado em duas etapas principais, a primeira será a coleta de esgoto doméstico do Campus da UFCG. A segunda com o objetivo da otimização dos parâmetros operacionais através dos ensaios de bancada utilizando os testes para saber a melhor coagulação e floculação. A terceira etapa já com os parâmetros ótimos conhecidos (Gradientes de velocidade para a mistura rápida e floculação, bem como os tempos da mistura rápida, floculação e sedimentação) foi avaliada através de análises físicas e químicas do esgoto doméstico. Com a realização da pesquisa espera-se encontrar a melhor forma de tratar esgoto doméstico do Campus da UFCG.
Petiano: Lucas Medeiros da Silva
Orientador: Prof. Dr. Romildo Pereira Brito (Currículo Lattes)
Área de Atuação: Modelagem, Simulação e Otimização
Título: Aplicação de Algoritmos Genéticos na Otimização de Colunas de Destilação.
Resumo: A grande maioria dos modelos matemáticos é utilizada para descrever o comportamento de fenômenos ou sistemas. A otimização geralmente é usada para encontrar o melhor resultado ou a solução ótima. Podemos então generalizar que, a otimização se preocupa em resolver o problema da melhor maneira possível. Uma vez que os engenheiros estão continuamente procurando aumentar o desempenho de máquinas e sistemas, sempre considerando as restrições do mundo físico e os aspectos econômicos, a otimização se torna uma ferramenta imprescindível. Um método envolvendo cálculo diferencial pode ser utilizado para determinar a solução ótima de um problema. Entretanto, nem sempre a função objetivo pode ser obtida diretamente, de modo que a utilização de métodos numéricos é uma excelente alternativa. O principal objetivo deste projeto é a otimização de processos químicos através da utilização de Algoritmos Genéticos. Especificamente a técnica será usada na otimização de colunas de destilação. A meta principal deste projeto é determinar as condições que minimizam o uso de utilidades (vapor e água de resfriamento), número de estágios e investimento.
Petiano: Raphael Magalhães O. Nascimento
Orientador: Prof. Dr. Antônio Tavernard P. Neto (Currículo Lattes)
Área de Atuação: Modelagem e Simulação
Título: Determinação de parâmetros para os modelos de atividade de fases e EoS a partir do UNIFAC.
Resumo: É conhecido na literatura que a determinação do equilíbrio liquido-vapor a partir das EoS, em misturas com um elevado desvio da idealidade na fase líquida, não traz bons resultados. Logo, este trabalho terá como objetivo desenvolver uma metodologia para obtenção dos parâmetros de interação binária, kij, das equações de estado SRK e PR, assim como a determinação do gamma para os modelos NRTL e UNIQUAC. No presente trabalho, será usada a formulação gamma/phi, onde o coeficiente de atividade será obtido a partir do método UNIFAC e o coeficiente de fulgacidade a partir das equações de estado. Os resultados da formulação gamma/phi será utilizado para a regressão não-linear dos parâmetros de interação binária. A presente metodologia é usada pelos simuladores comerciais como ASPEN, PROII etc, quando não há dados experimentais entre os pares de componentes usados na simulação.
Petiano: Vitor Gabriel Cordeiro Braga de Farias (Currículo Lattes)
Orientador: Prof. Dr. Sidinei Kleber da Silva (Currículo Lattes)
Área de Atuação: Modelagem e Simulação
Título: Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para avaliação de viabilidade econômica de investimentos em projetos.
Resumo: Na indústria de transformação, qualquer mudança ou melhoria no processo, além de tecnicamente viável, deve apresentar um estudo de viabilidade econômica que sustente o potencial investimento. Logo, é papel do engenheiro apresentar uma proposta preliminar que aponte indicativos como o tempo de retorno do investimento, diagramas de fluxo de caixa além da razão do positivo valor para a comparação entre diferentes capacidades ou modelos de equipamentos. O principal objetivo deste projeto é o desenvolvimento de uma ferramenta em VBA-Excel®, com uma interface gráfica, que auxilie o usuário na avaliação de potenciais investimentos. Para verificar o desempenho da ferramenta desenvolvida será estudada a viabilidade econômica de um processo de produção de biogás. Espera-se, ao fim do projeto, um Add-in que poderá ser instalado em computadores que possuam o Microsoft Office® e com isto minimize o esforço do engenheiro em aplicar as diversas equações descritas na literatura.