FURG

Professor responsável: Francine Silva Antelo

Linha de pesquisa: Processos Químicos e Biotecnológicos

Descrição: Este projeto pretende avaliar quanto à viabilidade técnica, econômica e ambiental o processo de conversão de sedimentos, oriundos do processo de dragagem do Porto do Rio Grande, em energia elétrica, garantindo a sustentabilidade energética das operações de dragagem. Pretende-se ao final deste projeto obter uma unidade de geração de energia elétrica e tratamento de sedimentos de dragagem do Porto do Rio Grande.

Professor responsável: Francine Silva Antelo

Linha de pesquisa: Termofluidodinâmica

Descrição: Dado que a cor é um importante atributo relacionado ao apelo visual e à qualidade de produtos alimentícios, minimizar as perdas de pigmento durante o processamento é a preocupação primária para a indústria processadora de alimentos. Corantes naturais, cores atrativas e potencial ação benéfica à saúde, como as antocianinas, têm despertado o interesse quanto à sua obtenção e conservação. Nesse contexto, esse projeto tem como objetivo avaliar cinética e termodinamicamente o comportamento do extrato de antocianinas de frutas nativas disponíveis no litoral gaúcho, puro e adicionado de agentes estabilizantes, durante o processamento térmico e em condições de armazenamento. Dessa forma, buscar-se-á caracterizar o modelo cinético de degradação do extrato de antocianinas assim como da degradação da cor através da determinação de parâmetros como a constante cinética de degradação (Kd) e a meia-vida (t ½), para as condições propostas: temperaturas de resfriamento, 11°C, ambiente, 25°C, para as condições de armazenamento monitorado entre 20 e 50°C e para as condições de aquecimento forçado entre 60 e 90°C; definir a energia de ativação (Ea) da reação de degradação do extrato de antocianinas e da cor do mesmo para as condições de armazenamento monitorado entre 20 e 50°C e para as condições de aquecimento forçado entre 60 e 90°C; definir as funções termodinâmicas energia livre de Gibbs (ΔG), entalpia (ΔH) e entropia (ΔS), assim como o tempo de redução decimal (D) e o coeficiente de temperatura (Q10) para o processamento nestas mesmas faixas de temperatura; caracterizar cinética e termodinamicamente a degradação do extrato de antocianinas e da cor, para todas as condições propostas anteriormente, adicionando diferentes agentes estabilizantes da cor e comparar estatisticamente o comportamento dos extratos nas condições estudadas, na presença e ausência de agentes estabilizantes da cor.

Professor responsável: Adriano da Silva

Linha de pesquisa: Termofluidodinâmica

Descrição: A adsorção tem ampla aplicação em processos industriais, desde processos de purificação de óleos até o tratamento de efluentes industriais. Os principais adsorventes utilizados atualmente são o carvão ativado, a alumina ativada e as zeólitas. O presente trabalho tem como objetivo principal estudar sistemas leito fixo preenchido uniformemente por partículas adsorventes (carvão) em equilíbrio com um fluido que contenha um corante encontrado em efluentes industriais. Objetiva-se a determinação, através do software CFX ou equivalente comercial, do perfil de concentração do componente químico, na fase fluida, em função do tempo e da posição no interior do leito, a partir de um instante inicial onde o leito é alimentado com uma corrente de velocidade e concentração constante, com a presença de substâncias que podem ser adsorvidas.

Professor responsável: Adriano da Silva

Linha de pesquisa: Termofluidodinâmica

Descrição: Nos últimos anos, o progresso na micro fabricação e montagem de vários sistemas pequenos tem levado ao desenvolvimento de máquinas de escala extremamente pequena comumente referidas como MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems). Estes sistemas são geralmente definidos como dispositivos eletro mecânicos com uma escala de comprimento entre 1 µm e 1 mm, como por exemplo: trocadores de calor de microcanais, micro reatores, micro sensores, etc. Trocadores de calor de microcanais tem encontrado aplicações em áreas altamente especializadas, como arrefecimento de microeletrônicos, processos na biomedicina, metrologia, robótica, telecomunicações e indústrias automotivas. Os trocadores de calor desempenham um importante papel no campo da conservação, conversão e recuperação de energia. Com o avanço da tecnologia de miniaturização e uma necessidade pronunciada para equipamentos mais eficientes, dispositivos para mini escala e microescala estão provando serem benéficos e vantajosos. Além disso, a miniaturização tem proporcionado muitos benefícios, incluindo tempo de resposta mais rápido, altos níveis de integração de sistemas, altas taxas de transferência de calor e custo reduzido. De modo a compreender o fluxo através de microcanais, muitos pesquisadores têm feito estudos numéricos avaliando a influência de diferentes geometrias do canal sobre o desempenho de um trocador de calor de microcanais com escoamento de água em contra corrente. Buscando contribuir para o desenvolvimento da tecnologia dos trocadores de microcanais, neste trabalho pretende-se investigar a utilização de diferentes geometrias para os canais de escoamento de um trocador de calor avaliando sua eficiência de troca térmica e queda de pressão ao longo dos canais. Também será investigada a utilização de diferentes nanofluidos e sua influência sobre comportamento térmico e hidrodinâmico do trocador de calor.

Professor responsável: Toni Jefferson Lopes

Linha de pesquisa: Termofluidodinâmica

Descrição: Utilização de ferramentas e/ou metodologias de modelagem e análise estatística em diversos processos químicos com:Extração super crítica, desenvolvimento de novos materiais, tratamento de efluente, processos de separação, produção de biogás, entre outros.

Professor responsável: Adriano da Silva

Linha de pesquisa: Termofluidodinâmica

Descrição: O transporte de óleos pesados a partir das zonas de produção até as refinarias é o maior obstáculo encontrado na produção de petróleo. Para superar as dificuldades inerentes a produção e transporte de petróleo pesado, a técnica de fluxo anular tem sido utilizada. Esta técnica consiste em injetar um líquido menos viscoso, geralmente água, adjacente à parede do duto, isto resulta em uma redução na queda de pressão. O estudo deste escoamento multifásico está diretamente relacionado com a descrição da região da interface. O objetivo desta pesquisa é de avaliar o comportamento da interface água-óleo quando no escoamento anular em um do duto a 0° (horizontal), 45° e 90° (vertical) quando imposto a efeitos de vibração. Para a simulação numérica deste escoamento será utilizado técnicas de CFD. Os resultados a serem obtidos com a simulação serão corroborados com dados experimentais.

Professor responsável: Adriano da Silva

Linha de pesquisa: Termofluidodinâmica

Descrição: Nos acidentes com vazamentos de gases tóxicos industriais (o agente químico presente em diversos sistemas) como, por exemplo, na refrigeração de alimentos, cada vez mais são motivo de preocupação de órgãos fiscalizadores. Os acidentes com vazamentos podem expor os trabalhadores e a comunidade ao contanto direto com o agente, provocando desde uma leve irritação respiratória, uma intoxicação com seqüelas ou até a morte dependendo da substância química. A Engenharia, ciência que estuda os processos e as possíveis causas de acidentes e a prevenção dos mesmos; encontra nos episódios de vazamentos de gases industriais, tema de estudo para a aplicação de ferramentas da gerência de riscos, como a análise preliminar de risco (APR). A APR pode ser utilizada como método para avaliar e qualificar possíveis riscos de vazamentos nas instalações industriais. Esta proposta de estudo propõe a análise de risco em diferentes instalações industriais, com diferentes substâncias químicas, diferentes condições climáticas, entre outros parâmetros. O estudo de análise de risco, como metodologia de órgãos ambientais para manutenção ou obtenção de licença de operação ambiental de estabelecimentos que produzem ou utilizam substâncias tóxicas é método válido para o conhecimento dos riscos e possíveis efeitos de vazamentos de gases com formação de nuvens tóxicas. O estudo de análise de risco apresentará como resultado a classificação do estabelecimento quanto ao risco, a Análise Preliminar de Risco (APR) a Análise de vulnerabilidade com a modelagem de nuvens de gás realizada por softwares livres, como o ALOHA, junto à utilização de cenários de vazamentos desenvolvidos na APR. Os resultados serão tratados sob o foco da Engenharia possibilitando respostas sobre a exposição do risco de vazamento dos trabalhadores e a comunidade circunvizinha, além do estudo de ações preventivas e de mitigação de acidentes com esse agente químico.

Professor responsável: Cézar Augusto da Rosa

Linha de pesquisa: Termofluidodinâmica

Descrição: Emprego conjunto de Fluidodinâmica Computacional (CFD), Balanço Populacional (PBM) e Modelos de Micromistura para a modelagem da operação unitária de cristalização.

Professor responsável: Carlos Alberto Severo Felipe

Linha de pesquisa: Termofluidodinâmica

Descrição: Os resíduos de camarão ocupam uma parcela importante relativa ao grande montante de resíduos sólidos gerados pelas indústrias pesqueiras da cidade de Rio Grande-RS. No sentido de agregar valor a estes resíduos e colaborar com a redução do problema ambiental, a Escola de Química e de Alimentos, através do Laboratório de Operações Unitárias da Universidade Federal do Rio Grande (LOU-FURG), vêm realizando estudos para a obtenção e aplicação de quitina e quitosana a partir de resíduos de camarão. Entre as aplicações de quitosana, está a remoção de corantes de efluentes pelo processo de adsorção. O uso de quitosana como adsorvente de corantes é justificado por diversos fatores, dentre eles que sua matéria-prima é de baixo custo e renovável, e sua utilização é satisfatória em relação ao custo benefício. O recobrimento e o encapsulamento de partículas é uma operação unitária utilizada no processamento de uma grande variedade de produtos. Esta operação é de grande importância comercial. Exemplos de aplicação incluem o recobrimento de comprimidos na indústria farmacêutica e o recobrimento de produtos alimentícios nas indústrias de alimentos. A capacidade da quitosana como elemento adsorvente de corantes, a torna de grande potencialidade e utilidade na indústria de alimentos, sobretudo por se tratar de um produto não tóxico. Tornar a quitosana parte componente da substância recobridora, permite ao sólido recoberto adsorver com mais intensidade os corantes alimentícios que se desejarem serem aplicados ao produto recoberto. A técnica de medir flutuações de pressão em leitos de jorro tem demonstrado grande utilidade em pesquisas sobre a caracterização de regimes fluidodinâmicos deste equipamento. As medidas de pressão são registradas na forma de séries de tempo, uma coleção de dados discretos, obtida com o emprego de uma taxa de amostragem apropriada e dentro de um certo intervalo de tempo, e que trazem consigo informações fluidodinâmicas. As características da metodologia mostram-se particularmente especiais, em função das colunas de leitos de jorro serem normalmente construídas de material que não permite a visualização sobre o que está ocorrendo dentro do reator. De acordo com os resultados obtidos em trabalhos anteriores do proponente, a técnica de medidas de pressão tem grande potencial para monitorização de um dado processo realizado em um leito de jorro. Dadas as características da proposta, a execução do projeto requer a participação de uma equipe multidisciplinar, pois ela envolve a realização de uma operação unitária típica da Engenharia Química (recobrimento de partículas) e que contará com o suporte de uma ferramenta (sistema de aquisição de dados) que exige conhecimentos teóricos e práticos de eletrônica, eletricidade, informática e automação. A instituição co-executora do projeto oferece Cursos Técnicos Integrados da área industrial. Os estudantes destes cursos poderão dar a sua contribuição na adaptação do sistema de aquisição de dados e do sistema de recobrimento de partículas à unidade de leito de jorro já existente no Laboratório de Operações Unitárias da Escola de Química e de Alimentos da FURG. Ao mesmo tempo, a participação destes estudantes será um estímulo para que eles apostem na carreira de Engenharia

Professor responsável: Adriano da Silva

Linha de pesquisa: Termofluidodinâmica

Descrição: A solução numérica de problemas complexos em Mecânica dos Fluidos e Transferência de Calor, denominada como "Computational Fluid Dinamics" (CFD) é atualmente uma realidade, devido ao desenvolvimento de computadores de alta velocidade e com grande capacidade de armazenamento. Por esta razão, os analistas numéricos dedicam-se ao desenvolvimento de algoritmos eficientes, que solucionem diversos problemas de engenharia. Os engenheiros, pesquisadores ou projetistas incumbidos de solucionar um determinado problema podem optar por três ferramentas: Métodos Analíticos; Métodos Numéricos; Experimentos em Laboratório. Os métodos analíticos e numéricos formam a classe dos métodos teóricos porque ambos resolvem equações diferenciais que regem um determinado fenômeno. Os métodos analíticos são geralmente aplicáveis a problemas envolvendo geometrias simples com condições de contorno simples e bem definidas. Estes são usados principalmente para validar modelos numéricos e auxiliar no desenvolvimento de métodos numéricos mais robustos. Os experimentos em laboratório têm a vantagem de lidar com a configuração real do problema. Entretanto, o custo é alto e muitas vezes não pode ser usado por questões de segurança ou pela dificuldade de reprodução das condições reais, como por exemplo no escoamento supersônico a grandes altitudes. Os métodos numéricos não apresentam restrições de uso, mas os dados obtidos podem ter erros. Para detectá-los pode-se comparar os resultados obtidos numericamente com os resultados analíticos e experimentais. O objetivo geral desta pesquisa é colaborar para o desenvolvimento e aprimoramento do MVF investigando e resolvendo problemas de dinâmica dos fluidos e transferência de calor e massa, possibilitando desta forma que engenheiros, físicos, químicos, biólogos, geógrafos etc, possam resolver numericamente os problemas que são governados por equações diferenciais parciais que não têm solução analítica e cuja solução experimental se torna inviável.