Tuesday, June 30, 2015

Ph.D. thesis

Title: Methodology for industrial bioreactor design via multiobjective optimization based on performance parameters calculated by CFD techniques

Abstract:
Computational fluid dynamics (CFD) has been used in several studies for the study of fluid dynamics parameters that can influence the performance of the chemical process involved, such as shear stress, velocity profiles, residence time and the influence of these parameters on the reactor geometry. However, there are lacks of studies that utilize optimization techniques coupled with the numerical resolution of the fluid dynamic problem. The use of optimization algorithms has been reported in some cases, but there have not been reports on studies combining the optimization of flow parameters and multiobjective algorithms to choose ideal geometric parameters applied to the equipment of the sugar-energy industry. In this context, this research project aims to contribute to the advancement of scientific and technological knowledge through the implementation of open source software (PyCFD-O) for the CFD-optimization coupling and the development of the bases of a methodology for optimal design and operation of industrial scale bioreactors and PBR.

PhD thesis download (Portuguese) LINK

ANSONI, J. L.; SELEGHIM JR., P., Optimal industrial reactor design: development of a multiobjective optimization method based on a posteriori performance parameters calculated from CFD flow solutions, Advances in Engineering Software (In press), 2015.

ANSONI, J. L.; SELEGHIM JR., P., Design of a continuous bioreactor via multiobjective optimization coupled with CFD modeling. (Ext. Abstract) In: 9th OpenFOAM Workshop, 2014, Zagreb, Croatia. Available: LINK.

Wednesday, November 12, 2014

Seminário NETeF/USP

Hydrodynamics of flat panel reactor: Experiment vs. simulation


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Wednesday, September 3, 2014

Baterias 'alimentadas' por açucar podem durar 10x a mais que baterias de lithium-ion

Fonte: http://www.alternative-energies.net/


Pesquisadores do Cell Free Bioinnovations Inc. (CFB) da Virginia Tech realizaram uma pesquisa que visa viabilizar o uso do açúcar como matéria-prima para as baterias. Eles demonstraram com sucesso a conversão da energia química armazenada em substratos de açucar em eletricidade, no que vem sendo chamada de "sugar biobattery". 


Segundo Y. H. Percival (chefe de pesquisa do CFB na Virginia Tech) em entrevista para o site Live Science em 29 de agosto a biobateria pode armazenar aproximadamente 15 vezes mais energia e durar 10 vezes mais que uma bateria de lithium-ion. De acordo com a entrevista a biobateria, além de ser mais eficiente, é também mais barata de produzir, recarregável, ambientalmente amigável, e não é inflamável.

Pesquisas utilizando açucar como matéria-prima para baterias já vem sendo realizadas por outros centros de pesquisa, como apresentado por esta reportagem de 2012 "Batteries could soon be powered by sugar".

De acordo com os pesquisadores do CFB este tipo baterias movidos a açúcar podem servir como fontes de energia verde da próxima geração, especialmente para eletrônicos portáteis.

O artigo contendo a pesquisa pelo CFB foi publicado em janeiro deste ano na Nature Communitions.

Fonte:

http://www.livescience.com/47628-sugar-powered-battery.html
http://www.nature.com/ncomms/2014/140121/ncomms4026/full/ncomms4026.html#author-information
https://uk.news.yahoo.com/battery-powered-sugar-run-ten-times-longer-lithium-122814252.html#alyAV7y

Saturday, January 18, 2014

Matemático encontra solução parcial para a equação Navier-Stokes -- FAIL



Como já noticiado em vários meios de comunicação (link1, link2), um matemático cazaque chamado Mujtarbay Otelbayev disse ter encontrado uma solução "satisfatória" para a equação Navier-Stokes.

Mujtarbay Otelbayev é professor universitário e diretor do Instituto Matemático da Universidade Nacional Euroasiática de Almaty.

Otelbayev publicou a solução em um artigo chamado "A existência de uma boa solução da equação Navier-Stokes", publicado pela Revista Matemática cazaque.

Neste LINK é possível encontrar o artigo de 100 páginas, no entanto, é preciso saber cazaque para entender toda a explicação feita por Otelbayev.

O que pode ser verificado (ainda não existe tradução para o inglês) é que o documento afirma provar a existência de solução em um fluido incompressível sobre condições de contorno periódicas (Periodic boundary conditions). Isto não significa ainda que temos a fórmula analítica para a solução geral. Mas, isto não tira o mérito do artigo. Se a solução apresentada por Otelbayev for comprovada será uma grande conquista. Vamos aguardar. 

Não foi desta vez... "Proposed solution to Navier-Storkes equations, used to model fluids, is wrong."

Referência:
Nature

Monday, October 21, 2013

Apostila: Matlab: Primeiros passos



Material preparado para o curso de Introdução ao Matlab.

VIII Simpósio de Matemática da FCT-UNESP

Download apostila

Download exercícios resolvidos

Download manual MathWorks

Monday, July 29, 2013

A revolução energética do shale gas: Solução ou problema?!

Shale gas (em Inglês) ou gás de folhelho ou também chamado de forma incorreta como gás de xisto. Afinal, o que é este gás que vem revolucionando o mercado energético nos EUA e que pode se tornar uma das maiores fontes de energia não renováveis no mundo.

O shale gas se refere a um gás natural, que está preso dentro de formações de folhelhos. Folhelhos são rochas sedimentares de granulação fina que podem ser ricas em gás natural e fontes de petróleo. Diferente do gás convencional, que migra das rochas onde foi formado para rochas reservatórios, este gás não convencional fica aprisionado nessas rochas de baixa permeabilidade.

 Fonte das figuras: http://www.eia.gov/

Esta característica inviabilizou por muito tempo a sua extração. Com os avanços tecnológicos alcançados pela industria energética americana através da técnica de perfuração horizontal dos poços e o advento do fraturamento hidráulico, este problema foi superado tornando sua exploração viável. Os estudos para o desenvolvimento destas tecnologias iniciaram na década de 70, com recursos públicos através do departamento de energia.



A fatia do shale gas na produção total de gás natural dos EUA pulou de 4% a 5% em meados da década passada para 34% em 2012. Em 2040, segundo a Administração de Informação de Energia dos EUA (EIA, na sigla em inglês) deve atingir 50%. Projeções feitas pela própria EIA indicam que a produção local de gás deve superar o consumo doméstico por volta de 2020, tornando os EUA um exportador.

Com esta chamada "Revolução do folhelho", os EUA esta passando por um processo de reindustrialização, devido ao baixo custo da energia. Dos US$13 por milhão de BTU registrados em meados de 2008 o custo do gás pulou para a casa de US$ 4 registrados atualmente. Com esta revolução as previsões apontam um crescimento mais forte do PIB americano, maior geração de empregos e mais receitas para os cofres públicos.

Além dos EUA, pioneiros na área, o processo para extração desse tipo de gás já foi iniciado na Austrália, Europa (Polónia e Alemanha), Africa do Sul, Argentina e em alguns países asiáticos. Como exemplo, o último plano quinquenal da China (2011-2015) prevê grandes investimentos para esta atividade, país este que possui a maior reserva deste gás, segundo os dados da EIA.

A EIA classifica o Brasil como a décima maior reserva de shale gas no mundo, analisando apenas o potencial da bacia do Paraná. Como se sabe da existência de outras bacias sedimentares com potencial, há a possibilidade do Brasil se transformar em um grande produtor, mas isso a longo, muito longo prazo.



Com o início da exploração deste gás de baixo custo em grandes potências consumidoras e a ampliação da produção nos EUA, acarretando uma menor dependência de países exportadores terá implicações geopolíticas relevantes. Assim uma pergunta que fica é a respeito do preço do petróleo. Vários especialistas indicam uma tendência de baixa não desprezível no preço do mesmo a longo prazo.
Como citado por Lamucci na revista Valor Econômico (01/07/2013) as cotações do Brent vão oscilar entre US$70 e US$90 no fim da década, valor consideravelmente inferior aos US$90 a US$120 observados desde o ano de 2011.

A redução do preço do petróleo terá impacto direto no Brasil, tanto na inviabilização da exploração do pré-sal como na utilização de biocombustíveis, o qual deverá ter meios de produção mais eficientes.

Riscos ambientais da exploração do shale gas

Nos EUA a exploração do shale gas esta recebendo muitas críticas de ambientalistas e cientistas. As críticas buscam alertar o governo americano que a política nacional de incentivo ao shale gas é muito arriscada, alegando a falta de maior embasamento cientifico na extração do gás, e que a atividade representaria um maior impacto no aquecimento global.
Os principais riscos ambientais na exploração do shale gas até o momento envolvem o aumento da frequência de tremores e a contaminação de lençóis freáticos e aquíferos.

Para saber mais:
http://www.eia.gov/energy_in_brief/article/about_shale_gas.cfm
http://en.wikipedia.org/wiki/Shale_gas
http://www.chevron.com/deliveringenergy/naturalgas/shalegas/howweoperate/