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Desenvolvimento de sistema fluidizado para adsorção de fenol de soluções aquosas com resinas poliméricas comerciais
No full textThis work is related to the removal of phenol from industrial wastewaters by adsorption onto commercial polymeric resins. It is a current alternative, not only economically viable but also conservationist when compared to granulated activated carbon of vegetal origin, traditionally used in these cases. For this purpose, a closed circuit bench scale liquid fluidized bed system was developed and operated successfully. Phenol aqueous solutions with initial concentrations in the range 84 to 451 mg/L were used to fluidize some 400 handcrafted small permeable capsules of stainless steel screen, 42 mech. Each capsule contained about 100 mg of the commercial resin AmberliteTMXADTM4, which was previously sieved to eliminate particles smaller than the screen aperture. The resin occupied roughly half the volume of the capsule, enabling internal mixture of particles during fluidization, thus decreasing the diffusional resistance to phenol transport within the liquid phase towards adsorbent. The system was operated at 35°C, a typical temperature of industrial wastewaters. Experiments were carried out using a fluidizing superficial velocity 20% above the minimum superficial fluidization velocity of the bed of capsules. Typically, 30 passages of the total circulating liquid volume through the bed were required to reach a concentration of phenol in the liquid phase, very near that of equilibrium. A batch adsorption model, simple but very reliable and incorporating the classic reundlich isotherm, satisfactorily predicted final concentrations of phenol in the liquid. Based on the time profiles of the phenol concentration in the liquid, a 2nd order transient model was also developed for the process. Suspended solids, often present in industrial residual waters and a common cause of fixed beds clogging, were simulated with pine saw dust, with particle sizes in the range -16+28 mech. The intense fluidized bed mixing avoided the blocking of the screen of the capsules.Este trabalho relaciona-se à remoção de fenol de águas residuais industriais, por adsorção em resinas poliméricas comerciais. Trata-se de uma alternativa não só economicamente viável, mas também conservacionista quando comparada ao uso de carvão ativado granulado de origem vegetal, tradicionalmente empregado nesses casos. Para esta finalidade foi desenvolvido e operado com sucesso um sistema de leito fluidizado em circuito fechado, em escala de bancada. Soluções aquosas de fenol com concentrações iniciais na faixa de 84 a 451 mg/L foram utilizadas para fluidizar cerca de 400 cápsulas permeáveis, confeccionadas artesanalmente em tela de aço inoxidável 42 mech. Cada cápsula continha cerca de 100 mg da resina comercial AmberliteTMXADTM4, da qual foram previamente eliminadas as partículas menores que a abertura da tela. A resina ocupava cerca da metade do volume da cápsula, o que propiciava agitação interna das partículas durante a fluidização, diminuindo assim a resistência ao transporte difusivo do fenol da fase líquida para o adsorvente. O sistema foi operado a 35°C, temperatura típica de descarte de rejeitos industriais. Os experimentos foram realizados usando velocidade superficial de fluidização 20% acima da velocidade superficial mínima de fluidização das cápsulas, o que propiciou intensa circulação das mesmas no leito. Tipicamente, 30 passagens do volume total de líquido circulante através do leito eram requeridas para alcançar na fase líquida uma concentração de fenol muito próxima daquela do equilíbrio. Um modelo de adsorção em batelada, simples, porém muito confiável e incorporando a clássica isoterma de Freundlich, previu satisfatoriamente as concentrações finais de fenol no líquido. Com base nos perfis temporais da concentração de fenol no líquido, desenvolveu-se também um modelo transiente de 2ª ordem para o processo. Sólidos em suspensão, freqüentemente presentes em águas residuais industriais e causa comum de entupimentos em leito fixos, foram simulados com serragem de pinho com tamanhos de partícula na faixa -16+28 mech. A intensa agitação do leito fluidizado impediu o bloqueio das telas das cápsulas
Extension of a fortran finite element code for neutron diffusion problems in nuclear reactors
Get PDFEste relatório tem por objetivo a extensão de um programa de computador utilizando o Método dos
Elementos Finitos para tratar problemas de difusão neutrônica em Reatores Nucleares. Este trabalho foi realizado por Martijn Willem Hendrikx no Instituto de Engenharia Nuclear (IEN), Rio de Janeiro, Brasil. O autor é aluno de Física Aplicada e o estágio faz parte dos requisitos necessários do programa de mestrado da Universidade de Twente em Enschede na Holanda
Experimentos didáticos no circuito de água do Laboratório de TErmo-hidráulica Experimental (LTE/SETER/DIRE)
Get PDFEste relatório técnico apresenta a apostila elaborada para as aulas práticas das disciplinas de Engenharia de Reatores I, II, III, do curso de Mestrado Profissional em Engenharia de Reatores do IEN. O objetivo das aulas é proporcionar conhecimentos práticos do procedimento do levantamento das curvas características de uma bomba centrífuga, determinação da perda de carga em válvulas em função da vazão, levantamento das características de 5 tipos de medidores de vazão, familiaridade com os instrumentos para a medida de vazão e de pressão, domínio dos conceitos físicos envolvidos e processamento computacional dos dados experimentais
Trace and major elements in rock samples from Itingussú River Basin, Coroa-Grande, Rio de Janeiro
No full textThe goal of the present work was to determine the concentration of 23 elements by instrumental neutron activation analysis in rock samples from the vicinity of Itingussú River, in order to investigate the contribution of trace and major elements from the local lithology to the river basin. The Itingussú River Basin ends in a mangrove area not yet largely impacted by antropogenic activities. So far, there are no data for the concentration of trace elements in that region, even though these data are important to the understanding of the influence of the rocks on the composition of the mangrove sediments. The results showed some enrichment of Th and some light rare earths, probably because of the presence of the mineral allanite and other accessory minerals, as identified by petrographic analysis
A model for preventive maintenance planning by genetic algorithms based in cost and reliability
No full textA ergonomia na concepção das novas telas do simulador do Laboratório Interfaces Homem Sistema. LABIHS, do Instituto de Engenharia Nuclear
Get PDFA ergonomia de concepção pode ser definida como a elaboração de novos produtos, processos ou sistemas informatizados, enfatizando a aplicação dos conceitos ergonômicos, seguindo os padrões ergonômicos contidos nas normas, objetivando o desenvolvimento de sistemas seguros, funcionais, adaptáveis as necessidades dos usuários, propiciando o aumento da confiabilidade operacional e da segurança na realização das tarefas. O objetivo desse trabalho é propor e aplicar uma estrutura metodológica para avaliação e desenvolvimento de interfaces gráficas de salas de controle de reatores nucleares com enfoque centrado nos operadores, na atividade dos operadores e na tecnologia de ferramentas computacionais disponíveis para confecção dessas interfaces
Aplicação da fluidodinâmica computacional à dispersão atmosférica de radionuclídeos na vizinhança de uma central
No full textMuitos estudos sobre a dispersão atmosférica de radionuclídeos, liberados a partir de Centrais Nucleares, são baseados em modelos de pluma gaussiana ou no uso da equação de convecção-difusão. Esses modelos são baratos e podem ser usados na Mesoescala atmosférica, que se estende de 2 a 2000km da Central Nuclear. Entretanto, eles não levam em conta a turbulência gerada pela interação do vento com edificações, terreno, e com as forças convectivas da corrente do material liberado, os quais são fatores dominantes na escala local, da ordem de 0 a 2 km da fonte da emissão. Esta tese apresenta um tratamento, via fluidodinâmica computacional (Computational Fluid Dynamics - CFD), à dispersão atmosférica de radionuclídeos na vizinhança próxima de Centrais Nucleares. A Simulação das Grandes Escalas de Turbulência (Large Eddy Simulation - LES) baseada nas equações de Navier-Stokes, malhas adaptativas de elementos finitos e técnicas de computação paralela, são combinadas em um código computacional desenvolvido para levar em conta o efeito da turbulência gerada localmente na dispersão do material radioativo liberado. Os resultados obtidos, embora preliminares, são motivadores e mostram o potencial das ferramentas CFD para auxiliar a avaliação deste importante problema de segurança.Most studies of atmospheric dispersion of radionuclides released from Nuclear Power Plants (NPPs) are based on Gaussian plume models or on the use of a convection-diffusion equation. Such models are inexpensive and can be useful in the atmospheric Mesoscale, of the order of 2-2000 km from the NPP. However, they fail to take into account the turbulence generated by the interaction of the wind with buildings, the terrain, and with the convective forces of the released material stream, which are the dominant factors in the local scale, of the order of 0-2 km from the source of emission. This thesis presents a Computational Fluid Dynamics (CFD) approach to the atmospheric dispersion of radionuclides in the close vicinity of NPPs. Large Eddy Simulation based on the Navier-Stokes equations, dynamic adaptive finite element meshes, and parallel computing techniques, are combined in a computer code designed to take into account the effect of the locally generated turbulence on the dispersion of the released radioactive material. The results obtained, although preliminary, are encouraging and show the potential of CFD tools to address this important safety assessment problem
Neutron diffusion equation solution using finite element method
Get PDFEste trabalho apresenta a implementação da difusão neutrônica no seio do programa MEF usando como dados de entrada, as seções de choque homogenizadas produzidas pelo programa HAMMER. Esta implementação resgata a possibilidade de se fazer o cálculo de difusão neutrônica utilizando-se o método dos elementos finitos, tarefa já realizada anteriormente no IEN[2]. A esta implementação, acrescenta-se o cálculo de erro do fluxo neutrônico e se redefine a discretização, baseada neste erro, utilizando-se a remalhagem adaptativa[6] Este acréscimo permite homogeneizar o erro do cálculo do fluxo em todo o domínio tornando-se um programa moderno e um bom substituto ao programa CITATION. Apesar da utilização do método de potência, considerado um método de convergência lenta, para a solução do problema especial de autovalor, os resultados tem mostrado que isto não é uma limitação para a obtenção do fluxo neutrônico mesmo quando se utilizam malhas com mais de 10.000 elementos finitos. Neste trabalho, apresenta-se inicialmente a formulação variacional do problema de difusão neutrônica, a discretização em elementos finitos e finalmente a solução de vários exemplos de difusão neutrônica limitados a dois grupos de energia com várias regiões
Desenvolvimento e avaliação de interfaces homem-sistema para salas de controle avançadas de plantas industriais
No full textO Laboratório de Interfaces Homem-Sistema (LABIHS) é formado por um conjunto de equipamentos e programas de computadores que simulam os processos de uma usina nuclear com 930 MWe de potência, formando um simulador compacto de uma planta nuclear PWR (Pressurized Water Reactor) e constituindo uma sala de controle avançada com várias interfaces gráficas representando os vários sistemas que compõem o reator nuclear. Uma das linhas de pesquisa do LABIHS é o desenvolvimento e avaliação de interfaces homem-sistema para salas de controle de plantas industriais. Este relatório apresenta de maneira sucinta o estado da arte das interfaces homem-sistema, com ênfase para a descrição das três principais metodologias/filosofias de construção de interfaces de operação: interfaces orientadas a tarefa, interfaces ecológicas e interfaces orientadas a função. O relatório também apresenta uma descrição dos principais componentes de hardware e software do LABIHS, com ênfase para as ferramentas de desenvolvimento e avaliação de interfaces deste laboratório. Ao final do relatório é apresentada, como exemplo, uma nova tela de visão geral da planta simulada que foi construída com base na metodologia proposta
Aplicação de realidade virtual em avaliações ergonômicas de mesas de controle: estudo de caso na mesa de controle do reator de pesquisa Argonauta do Instituto de Engenharia Nuclear
Get PDFA Realidade Virtual (RV) é uma técnica avançada de interface que permite ao usuário interagir ou explorar um ambiente tridimensional através do computador, como se fizesse parte do mundo virtual. Esta tecnologia apresenta grande aplicabilidade nas mais diversas áreas do conhecimento humano. Este trabalho apresenta a utilização da RV como ferramenta na avaliação ergonômica de mesas de controle de reatores nucleares. O trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Realidade Virtual (LABRV) do Instituto de Engenharia Nuclear (IEN) e compreende a visualização estéreo da mesa de controle do reator de pesquisa Argonauta, para uma avaliação ergonômica estática utilizando listas de verificação, de acordo com normas e guias internacionais nucleares de fatores humanos (IEC 1771, NUREG-0700)[1][2]. Os resultados obtidos demonstram que a RV é uma poderosa ferramenta para fins de visualização e obtenção de informações na avaliação ergonômica de mesas de controle