Modelagem e otimização de projeto de unidades de desidratação de gás natural por adsorção

The flexible polyhedron optimization method was used in the design of natural gas dehydration units by TSA (Temperature Swing Adsorption) adsorption in solid bed. The proposed optimization has comprised two approaches, the first based on empirical design rules established by practice over the years and synthesized in ’Gas Conditioning and Processing’ by CAMPBELL (2004). This methodology, focused on conceptual designs, was adapted to optimization, resulting in inequality equations or constraints. The results from this first approach were used as input for a second one, more accurate, based on phenomenological simulation. Part of the constraints used in the first approach was replaced by differential equations that represent mass balance, energy, adsorbent capture rate, etc. The objective of this work was to propose the lowest cost design of a unit present in an oil platform. With this purpose, an objective function was proposed based on CAPEX and OPEX. The optimization problem was implemented in Matlab software, applying the finite difference method to discretize the spatial domain of the partial differential equations. The comparative analysis between the two approaches pointed to significant savings and gain in accuracy when carrying out the project through the use of phenomenological modeling and optimization.O método de otimização dos poliedros flexíveis foi utilizado na otimização de projetos de unidades de desidratação de gás natural por adsorção em leito sólido tipo TSA (Temperature Swing Adsorption). A otimização proposta compreendeu duas abordagens, a primeira baseada em regras empíricas de projeto estabelecidas pela prática ao longo dos anos e sintetizadas em ‘Gas Conditioning and Processing’ de CAMPBELL (2004). Esta metodologia, focada em projetos conceituais, foi adaptada à otimização, resultando em equações de desigualdades ou restrições relativas a critérios de projeto. Os resultados provenientes dessa primeira abordagem serviram como insumo para uma otimização mais acurada, baseada em simulação fenomenológica. Parte dos critérios utilizados na primeira abordagem foi substituído por equações diferenciais que representam o balanço de massa, energia, taxa de captura de adsorvente, etc. O objetivo deste trabalho foi propor um projeto com o menor custo de uma unidade contida em uma plataforma de petróleo. Nesse intuito, uma função objetivo foi proposta com base no CAPEX e OPEX. O problema de otimização foi implementado no software Matlab, com aplicação do método das diferenças finitas para discretear o domínio espacial das equações diferenciais parciais. A análise comparativa entre as duas abordagens apontou uma economia significativa e maior acurácia ao realizar o projeto através do uso da modelagem fenomenológica e otimização

Suportes porosos com topografia de fibras alinhadas para a regeneração neuronal

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédic

Modelagem de fratura através do método de campo de fase visando aplicações em géis poliméricos

This dissertation presents theoretical and numerical modeling that describes the fracture process in elastic bodies, from their nucleation to the propagation and branching of cracks. The motivation of this work lies in the potential of applications that polymer gels have, which like other materials with fluid content internal to their solid network, when they are put to dry, may suffer fracture due to residual stresses of the process. The theoretical formulation of the problem rests on the framework of the continuum thermodynamics, thus generating thermodynamically consistent balance and constitutive equations for continuous bodies under mechanical, diffusive and microstructural effects. For the description of the theory of microstructural changes, the recent phase-field models for fracture, which represent a major advance for the numerical solution of these problems, are used as a basis. After finishing the theoretical basis, the problems to be overcome to reach the objective of the work are defined, assuming that the drying process would generate residual stresses in the body. The first one of them is based on the standard problem of fracture mode 1, where the intense regeneration of the body in regions far from the crack is verified numerically. To overcome this theoretical inconsistency, a formulation is developed that takes into account the hypothesis of irreversibility of the damage in the body. To evaluate the applicability of this formulation, the final fracture problem is defined under residual stresses in real bodies, which have heterogeneity in their composition. Numerically, such characteristic is described by considering initial random conditions of damage in the additional variable of the microstructural problem. To solve computationally all the problems defined, a personal numerical code is developed based on an open package of finite elements written in Python.Apresentam-se nesta dissertação as modelagens teórica e numérica que descrevam o processo de fratura em corpos elásticos, desde sua nucleação até a propagação e ramificação de trincas. A motivação deste trabalho reside nas potencialidades de aplicações que possuem os géis poliméricos, que assim como outros materiais com conteúdo fluido interno à sua rede sólida, quando são postos a secar, podem vir a fraturar devido as tensões residuais do processo. A formulação teórica do problema se apoia no arcabouço da termodinâmica do contínuo, gerando assim equações de balanço e constitutivas termodinamicamente consistentes para corpos contínuos sob efeitos mecânicos, difusivos e microestruturas. Para a descrição da teoria de mudanças microestruturas, utiliza-se como base os recentes modelos de campo de fase para fratura, que representam um grande avanço para a solução numérica destes problemas. Finalizada a base teórica, definem-se os problemas a serem superados para atingir o objetivo do trabalho partindo da hipótese que o processo de secagem geraria tensões residuais no corpo. O primeiro deles se baseia no problema padrão do primeiro modo de fratura em que verifica-se numericamente a intensa regeneração do corpo em regiões afastadas da trinca. Sabendo que uma hipótese comum deste processo é a irreversibilidade do dano, desenvolve-se uma formulação própria que reduza as taxas de regeneração da simulação. Ao avaliar a aplicabilidade desta formulação, define-se o problema final de fratura sob tensões residuais em corpos reais, que possuem heterogeneidade em sua composição. Descreve-se numericamente tal característica, ao se considerar condições iniciais aleatórias de dano na variável adicional do problema microestrutural

Produção e caracterização de uma matriz dérmica à base de nanofibras de gelatina e policaprolactona

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédic

Efeito da radiação solar na dinâmica de uma floresta

The flux of energy irradiated by the sun is essential to the earth’s life. The sun is the source of energy for photosynthesis and it is very important to regulate the vegetable’s life. The present paper is about the solar radiation influence on the dynamics of the forest. Thus, first it was made a brief explanation about the species, classification in ecological groups.The objective was to learn about the solar radiation influence on the inside of forest at differents stages and at the clearing formation. In order to understand the radiation effect starting on the seed germination until the structuring and flora composition of forest

Produção de energia elétrica a partir do aproveitamento do calor residual proveniente dos fornos de fusão do vidro

O presente projeto foi desenvolvido na empresa Crisal - Cristalaria Automática, S.A. no âmbito do programa GALP XXI, cujo principal objetivo é a identificação de sistemas e comportamentos energéticos racionais, possı́veis de aplicar na indústria e edifı́cios. Com o intuito de produzir energia elétrica de forma sustentável, optou-se pela recuperação do calor residual contido nos gases de escape dos fornos de fusão do vidro, tendo-se, para tal, efetuado a modelação, simulação e otimização de um Ciclo Orgânico de Rankine. Para a modelação e simulação do ciclo recorreu-se ao software Engineering Equation Solver e para o desenvolvimento do CAD 3D dos permutadores de calor bem como dos desenhos técnicos correspondentes, utilizou-se o software Solidworks. Do estudo e análise da implementação de um Ciclo Orgânico de Rankine para produção de energia elétrica resultaram 3 618 493 kWh anuais. Com um investimento inicial de cerca de 1 563 370 A C e considerando uma vida útil para o projeto de 20 anos, é possı́vel obter o retorno do capital investido em 4 anos. Adicionalmente, e em resultado da eletricidade produzida localmente a partir do aproveitamento do calor residual gera-se uma poupançade, aproximadamente, 1 701 toneladas de CO2 por ano.The present project was developed in the company Crisal - Cristalaria Automática, S.A. under the GALP XXI program, whose main aim is the identification of rational energy systems and behaviors, possible to apply in industry and buildings. In order to produce electric energy in a sustainable way, it was opted for the recovery of waste heat contained in the exhaust gases of the glass melting furnaces, through the modelling, simulation and optimization of an Organic Rankine Cycle. For the modeling and simulation of the cycle the Engineering Equation Solver software was used and for the development of the 3D CAD of the heat exchangers as well as the corresponding technical drawings, the Solidworks software was used. The study and analysis of the implementation of an Organic Rankine Cycle for electricity generation resulted in 3 618 493 kWh per year. With an initial investment of about 1 563 370 A C and considering a lifetime for the project of 20 years, it is possible to obtain the return of the invested capital in 4 years. Additionally, and as a result of the electricity produced locally from the use of waste heat, a saving of, approximately, 1 701 tons of CO2 per year is generated.Mestrado em Engenharia Mecânic

Comparação do recobrimento radicular em recessões unitárias utilizando matriz colágena Mucograft® X enxerto autógeno: revisão de literatura

The treatment of gingival recession besides providing greater comfort to the patient by reducing sensitivity, restores the normal positioning of the gingival tissue and improves aesthetics. Fast surgical procedures with less painful symptoms would be ideal in clinical practice for root coverage. Thus, biomaterials substitutes to autogenous grafts are increasingly being researched. Thus, the aim of this study is to verify under review of the updated scientific literature, clinical articles that performed root coverage in single tooth recessions using Mucograft® compared to autogenous grafts. For this, the term Mucograft® was used for searches in Pubmed and Google, and 48 results were obtained. Of these, 9 articles were selected. 6 studies evaluated the percentage of root coverage, while 2 evaluated the increase in the range of keratinized tissue and 1 the histological changes. The use of Mucograft® showed positive results regarding the ability of root coverage with good aesthetics and level of postoperative pain similar to that obtained by autogenous grafting. Scientific evidence shows that Mucograft® Matrix is a promising material, but longer follow-up studies are needed to help clinicians in their choices.O tratamento de recessões gengivais além de proporcionar maior conforto ao paciente diminuindo a sensibilidade restabelece o posicionamento normal do tecido gengival melhorando a estética. Procedimentos cirúrgicos rápidos e com menor sintomatologia dolorosa seriam ideais na prática clínica para o recobrimento radicular. Dessa forma, biomateriais substitutos a enxertos autógenos estão cada vez mais sendo pesquisados. Assim, o objetivo deste estudo é verificar sob revisão da literatura científica atualizada, artigos clínicos que realizaram o recobrimento radicular em recessões dentais unitárias utilizando do Mucograft® comparativamente aos enxertos autógenos. Para isso, o termo Mucograft® foi utilizado para buscas no Pubmed e Google e 48 resultados foram obtidos. Desses, 9 artigos foram selecionados. 6 estudos avaliaram a porcentagem de recobrimento radicular, enquanto que 2 avaliaram o aumento da faixa de tecido queratinizado e 1 as mudanças histológicas. O uso de Mucograft® demonstrou resultados positivos em relação a capacidade de recobrimento radicular com boa estética e nível de dor pós operatória semelhante ao do obtido pelo enxerto autógeno. As evidências científicas demonstram que o a Matriz Mucograft® é um material promissor, mas comprovações com maior tempo de acompanhamento são necessárias para auxiliar o clínico nas suas escolhas

Sistema de informação e apoio à decisão para projetos de regeneração urbana baseado em tecnologia SIG

A Regeneração Urbana (RU) é um problema atual e importante, fundamental para a gestão das cidades, proteção do ambiente e melhoria das condições de vida. Deixou de ser ape- nas uma área de pesquisa para se tornar parte integrante das novas políticas urbanas e de habitação. A Regeneração Urbana diz respeito não só à reabilitação de múltiplos edifícios, mas também à requalificação das infraestruturas urbanas e de serviços. A regeneração ur- bana envolve assim decisões complexas, fruto das múltiplas dimensões do problema que incluem, entre outros, critérios técnicos de engenharia, preocupações com a segurança, custos financeiros, socioeconómicos e ambientais, etc. A natureza multidimensional da regeneração urbana e a dimensão dos investimentos que lhe estão associados justificam o desenvolvimento e utilização das mais recentes tecnologias e metodologias de apoio à decisão, de modo a apoiar e ajudar os agentes de decisão (AD) na obtenção de melhores e mais sustentadas soluções. Apresenta-se um Sistema Web de Apoio à Decisão Espacial (web-SADE), desenvolvido para auxiliar os AD na análise do problema e na definição de estratégias e prioridades de intervenção de RU. Integra um módulo de gestão de base de dados, um Sistema de Informação Geográfica (SIG), uma base de métodos de análise multicritério, e um interface humano-computador adequado. É ainda apresentado um exemplo da aplicação do web-SADE, num contexto real (Projeto de Renovação Urbana da Baixa de Coimbra).Urban Regeneration is an actual and important problem, of fundamental importance for the management of cities, environmental protection, and general improvement of life conditions. It is no longer only an area of study and research; it became part of the new urban and housing politics. It addresses not only the renovation of large numbers of buildings but also the redesign of the urban infrastructures and services. Such efforts involve complex decisions as a consequence of the multiple dimensions of the problem that include special technical engineering requirements, safety concerns, financial costs and socio-economic, environmental, aesthetic, political impacts, among others. This multidimensional nature of urban regeneration projects and their large capital investments justify the development and use of state-of-the-art decision support methodologies to assist Decision Makers (DM). This research introduces a web Spatial Decision Support System (web-SDSS), developed for aiding the DM in the analysis of the problem and in the definition of strategies and priorities of intervention. It integrates a data base management module, a Geographic Information System (GIS), a Multicriteria analysis methods base, and an adequate Human-computer interface - aimed at minimizing the cognitive effort required from users. An example of the application of the web-SDSS to a real-world context (the Renovation Project of Coimbra Downtown) is presented.Este trabalho foi parcialmente financiado pela Fundação Portuguesa para a Ciência e Tecnologia (FCT) sob a Refa “PEst-OE/ EEI/UI308/2014”, pelo projeto Energy and Mobility for Sustainable Regions (EMSURE) - Refa CENTRO-07-0224-FEDER-002004, e enquadra-se na iniciativa Energy for Sustainability da Universidade de Coimbra