IPS - ESTB - Escola Superior de Tecnologia do Barreiro
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Browsing IPS - ESTB - Escola Superior de Tecnologia do Barreiro by advisor "Antunes, Rui"
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- Desenvolvimento de elétrodos de fibra de carbono modificados para baterias ou supercondensadoresPublication . Cardoso, Rui Filipe Arsénio; Antunes, RuiEsta dissertação de mestrado tinha como fundamento a criação de elétrodos de fibra de carbono modificados, para que estes pudessem ser utilizados em baterias e supercondensadores. Inicialmente, começou-se por experimentar várias configurações físicas e químicas do elétrodo de fibra de carbono, de modo a potenciar ao máximo as qualidades que a fibra de carbono apresenta, nomeadamente a condutividade elétrica, a resistência à corrosão e a estabilidade quando sujeita a altas temperaturas. Para além das propriedades físicas e químicas da fibra de carbono, também é importante salientar que usando este produto para produção de elétrodos, abriria também uma área de negócio para as empresas fornecedoras deste tipo de material, nomeadamente a empresa que facultou bobines de fibra de carbono, a SGL Composites, localizada no Lavradio. Com o objetivo de tornar a fibra de carbono eletroativa, impregnou-se pequenas porções de fibra com Hexacianoferrato de cobre (II) utilizando material apropriado de laboratório, sendo que de seguida secou-se o recipiente contendo a fibra e a solução numa mufla a 50ºC. Quando o preparado e a fibra estivessem completamente secos, retirava-se a fibra do recipiente, sendo que de seguida lavou-se a fibra com água destilada e secou-se novamente. De seguida lavou-se com KCL 1M e, com a fibra ainda húmida, preparam-se os elétrodos e a célula eletroquímica, passando depois para a execução dos métodos de caracterização dos elétrodos: voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica, cronopotenciometria e microscopia de varrimento eletrónico. Após análise cuidada dos resultados, constatou-se que este método de preparação deste tipo de elétrodos poderia ser promissor no que toca à sua aplicação em supercondensadores devido ao seu bom poder de armazenamento de eletricidade, apesar de ter perdido muita capacitância em apenas trinta ciclos, levando assim a que, provavelmente, tivesse de ser estudado um novo método de impregnação. No que toca à sua aplicação a baterias, é necessário um ajuste ao processo de fabricação destes elétrodos pois os resultados obtidos demonstram que não aconteceram reações químicas durantes os ensaios eletroquímicos, que é uma condição fundamental no funcionamento das baterias.
- Desenvolvimento de fibras acrílicas retardantes de chamaPublication . Ferreira, Patrícia Sofia Sanches; Antunes, RuiO presente estágio teve como objetivo o desenvolvimento de fibras acrílicas com retardância de chama para aplicações em artigos têxteis. Para a obtenção de fibras acrílicas retardantes de chama, foram efetuados quatro tratamentos sobre a fibra acrílica produzida na máquina de extrusão e ainda foi começado o tratamento de retardância de chama no xarope da fibra acrílica. O primeiro tratamento estudado envolveu o uso de uma amina e de uma solução aquosa de um sal metálico. Foram estudados os seguintes efeitos: tempo de residência, finura da fibra, presença de pigmentos e a reutilização das soluções. Foi possível concluir que o tratamento deveria ser feito em duas etapas, sendo a primeira o tratamento com a amina durante seis horas e a segunda etapa o tratamento com a solução aquosa do sal metálico. Entre as duas etapas, foi necessário secar a fibra. Este tratamento apresentou uma boa retardância de chama, tendo-se obtido valores de LOI de 30,00%. Verificou-se um aumento do valor de LOI com o aumento da finura da fibra. O segundo tratamento testado envolveu o uso de soluções aquosas de dois sais inorgânicos. Foi estudada a estratégia a usar no tratamento e avaliado o efeito da concentração das soluções utilizadas. Foi possível concluir que o tratamento deveria ser realizado passando sucessivamente a fibra por cada solução durante 1 hora com uma concentração mínima da solução de cada sal de 0,1 M. Este tratamento permitiu obter valores de LOI de 43,33%. O terceiro tratamento realizado envolveu apenas um dos sais utilizados no segundo tratamento. Foram estudados os efeitos da concentração do sal na solução de tratamento e do tempo de residência do tratamento. Concluiu-se que o valor de LOI aumentava com a concentração do sal na solução de tratamento. Obtiveram-se valores de LOI de 44,44% para o tempo de residência de 1 hora e 29,29% para 30 minutos de tratamento. Este tratamento constitui, assim, uma via promissora para a obtenção de fibras acrílicas retardantes de chama. Como quarto tratamento, estudou-se o uso do ácido correspondente ao anião do sal do terceiro tratamento. Obteve-se o valor de LOI de 20,00% para 1 hora de tempo de residência e 0,5 M de concentração do ácido. Por este motivo, o tratamento não cumpriu o objetivo do estágio, tendo sido abandonado. No último tratamento, estudou-se a mistura de copolímero de acrilonitrilo e polímeros retardantes de chama, nomeadamente o efeito da estabilização promovida pela presença de um tensioativo no xarope resultante. Observou-se uma estabilidade crescente do xarope com o aumento da concentração de tensioativo devido à redução do tamanho das gotículas dos polímeros. Devido à pouca disponibilidade dos produtos, este estudo não teve continuidade, tendo ficado numa fase inicial. Como resultado dos trabalhos apresentados no presente estágio, foi possível obter três tratamentos inovadores e promissores, que poderão ser testados à escala industrial.
- Otimização de condições de processo das áreas de preparação de xarope e extrusão de fibra acrílicaPublication . Manvunge, André Lucas; Antunes, RuiDevido a globalização e a competitividade existente atualmente a nível industrial, toda uma indústria é focada na qualidade do produto, que promove um ganho superior ao tamanho do custo investido. Para uma concretização deste ganho o sistema não só deve ser otimizado, mas como também deve ter um controlo com maior confiabilidade que permite um suporte maior nos sistemas de controlo e responsável pelo controlo automático do processo. O trabalho do estágio curricular foi organizado nas seguintes componentes: - atualização de diagramas de processo e instrumentação (P&I); - atualização das correntes na áreas Produção de Xarope para fibras têxtis, produção de suspensão de Negro de Fumo e Dispersão de Pigmento; - testes de panos de filtros prensa com o objetivo de obter uma alternativa para os panos de filtro prensa utilizados atualmente na empresa; - cálculos do tempo de residência do circuito de produção de xarope do precursor de carbono (DP2). O estudo envolvendo uma atualização de diagramas de processo e instrumentação (P&I) utilizado na SGL Composites como elementos fundamentais na manutenção e modificação do processo de Preparação de Xarope. Estes P&I’s permitirão a compressão em detalhes do processo de produção envolvente. A atualização dos presentes diagramas de processo, permitirá a empresa uma real visão de toda a área processual e constituintes, envolvendo equipamentos, tubagens e instrumentação. Para a criação dos P&I’s, será necessário a realização de um trabalho em campo com a finalidade de reconhecimento de todos os equipamentos e instrumentos associados ao processo. O estudo do processo e instrumentação será complementado com a tualização de correntes na área Produção de Xarope para fibras têxtis nomeadamente água industrial, CR de lavagem, linhas de vapor, assima como as outras linhas envolvidas no processo de Produção de Xarope. Para a área de produção de suspensão de Negro de Fumo e Dispersão de Pigmento, serão também identificados todos os instrumentos equipamento envolvidos no processo assim como: linhas de processo, equipamentos e instrumentos, tamanho da tubagem (em polegadas), fluido transportado e o material de construção. Neste trabalho será realizado também 5 testes de panos de filtros prensa com o objetivo de obter uma alternativa para os panos de filtro prensa utilizados atualmente na empresa. Os testes serão feitos a escala laboratorial, com a finalidade de avaliar e comparar a capacidade de retensão de cada um dos panos, tempo de filtração, assim como a turbidez. Os cálculos do tempo de residência do circuito de produção de xarope do precursor de carbono (DP2). O cálculo do tempo de residência permitirá a obtenção de um conhecimento sobre o tempo de permanência do Xarope no circuito DP2, interpretar e prever o comportamento dos sistemas contínuos reais e as variações do mesmo entre os equipamentos, assim como a possibilidade de verificar a existência de resultados iguais em equipamentos diferentes.
- Otimização do processo de lavagem de pasta transferidaPublication . Canas, Tânia Marisa Moura Silva; Antunes, RuiO presente relatório descreve as atividades desenvolvidas, análises e conclusões no âmbito da tese de Mestrado em Engenharia Biológica e Química, enquadrada como estágio curricular ao longo de sete meses. O tema da presente tese é a “Otimização do Processo de Lavagem de Pasta Transferida” na Fábrica de Papel 2 do Complexo Industrial de Setúbal da empresa The Navigator Company, e apresenta propostas de estratégias operacionais para o aumento da eficiência da lavagem de pasta, redução de consumo de aditivos químicos e redução de consumo de água. Este estudo vem preencher uma lacuna na bibliografia, pois a informação disponível é referente a processos de lavagem de pasta em fábricas de pasta e não de papel. Os equipamentos de lavagem utilizados neste processo, são duas prensas que, nas condições operacionais de referência, funcionam em série e em contra-corrente. Os ensaios industriais realizados consistiram na lavagem de pasta com cada uma das prensas em funcionamento isoladamente e outros ensaios foram realizados com as duas prensas em série e contra-corrente mas com aumento dos fatores de diluição (FD) no primeiro estágio (-0,1 e 0,1 m3 /tAD) em relação ao fator de diluição estabelecido nas condições operacionais de referência (-0,2 m3 /tAD). A avaliação da performance para cada ensaio foi realizada através do cálculo de métricas como Razão de Deslocamento (RD), Razão de Deslocamento Equivalente (RDE), Eficiência (Y), Taxa de Remoção de Contaminante (TRC) e Eficiência de Nórden (E). Verificou-se que a prensa 1 apresentou maior RD e RDE (47,3 e 78,9 %) no ensaio de referência e pior no ensaio com maior fator de diluição (30,6 e 65,5 %). A prensa 2 com melhor performance que a prensa 1 apresentou maior RD e RDE no ensaio com o FD mais elevado no primeiro estágio (71,7 e 91,3 %). A performance global do sistema revelou ser maior no ensaio com FD de -0,1 m3 /tAD no primeiro estágio (TRC e Y de 72,4 e 97,9 %) não muito superior ao ensaio de com maior FD (71,2 e 97,6 %). Em contraste, a consistência final da pasta lavada reduziu com o aumento de FD no primeiro estágio tendo sido de 33,0 % no ensaio de referência e 30,9 % no ensaio com maior FD. O aumento do fator de diluição para -0,1 m3 /tAD gerou uma redução em 8 % no custo de agentes químicos face ao ensaio de referência. O equilíbrio entre o fator de diluição em simultâneo com o aumento da consistência da pasta lavada, tem um potencial que pode permitir não só o aumento da qualidade da lavagem, como também a redução do caudal de líquido de lavagem e consequente redução do consumo de água e agentes químicos.