Made available in DSpace on 2014-07-29T15:08:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Sistemas Hidrotermicos.pdf: 1921130 bytes, checksum: 988097a7877583ede959085e07eade65 (MD5) Previous issue date: 2012-06-21 / Particle Swarm Optimization has been widely used to solve real-world problems, including the operation planning of hydrothermal generation systems, where the main goal is to achieve rational strategies of operation. This can be accomplished by minimizing the high-cost thermoelectric generation, while maximizing the low-cost hydroelectric generation. The optimization process must consider a set of complex constrains. This work presents the application of some recently proposed Particle Swarm Optimizers for a group of hydroelectric power plants of the Brazilian interconnected system, using real data from existing plants. There were performed some tests by using the standard PSO, PSO-TVAC, Clan PSO, Clan PSO with migration, Center PSO, and one approach proposed in this work, called Center Clan PSO, over three different mid-term periods. All PSO approaches were compared to the results achieved by a Non-linear Programming algorithm (NLP). Furthermore, another approach was proposed, based on Center PSO, named Extended Center PSO. It was observed that the PSO approaches presented as promising solutions to the problem, even better than NLP in some cases. / A Otimização por Enxame de Partículas tem sido amplamente utilizada na solução de problemas do mundo real, inclusive para o problema do planejamento da operação de sistemas de geração hidrotérmicos, em que o principal objetivo é encontrar estratégias racionais de operação. A solução é obtida através da minimização da geração térmica, alto custo, enquanto maximiza-se a geração hidrelétrica, que é de baixo custo. O processo de otimização deve considerar um conjunto complexo de restrições. Este trabalho apresenta a aplicação de uma abordagem recente chamada de Otimização por Enxame de Partículas para o problema com um grupo de usinas hidrelétricas do sistema interligado brasileiro, utilizando dados reais das usinas existentes. Foram realizados testes usando o PSO original, PSO-TVAC, Clan PSO, Clan PSO com a migração, Center PSO, e uma abordagem proposta neste trabalho, denominada Center Clan PSO, ao longo de três diferentes períodos de médio prazo. Todas as abordagens PSO foram comparadas com os resultados obtidos por um algoritmo de programação não linear (NLP). Além disso, uma outra abordagem foi proposta, com base no algoritmo Center PSO, chamada Extended Center PSO. Observou-se que as abordagens PSO apresentaram resultados promissores na solução do problema, com resultados até mesmo melhores, em alguns casos, que os obtidos pelo NLP.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-06-22T12:09:45Z No. of bitstreams: 1 cristinamarciabarrosdecastro.pdf: 9219339 bytes, checksum: 92fbbaf80500b5c629a4e62bcd9aa49d (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-13T15:29:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cristinamarciabarrosdecastro.pdf: 9219339 bytes, checksum: 92fbbaf80500b5c629a4e62bcd9aa49d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-13T15:29:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cristinamarciabarrosdecastro.pdf: 9219339 bytes, checksum: 92fbbaf80500b5c629a4e62bcd9aa49d (MD5) Previous issue date: 2012-12-27 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Com o objetivo de atendimento à demanda de energia elétrica, buscando um baixo custo na geração de energia, é imprescindível o desenvolvimento do planejamento da operação do setor elétrico brasileiro. O planejamento da operação no horizonte de médio prazo leva em consideração a alta estocasticidade das afluências e é avaliado através da série histórica de Energia Natural Afluente (ENA). No modelo homologado pelo setor, o estudo da ENA tem sido feito por meio da metodologia Box e Jenkins, para determinar os modelos autorregressivos periódicos (PAR(p)), bem como sua ordem . Aos resíduos gerados na modelagem do PAR(p), são aplicados uma distribuição lognormal três parâmetros, como forma de gerar séries sintéticas hidrológicas semelhantes à série histórica original. Contudo, a transformação lognormal incorpora não linearidades que afetam o processo de convergência da Programação Dinâmica Dual Estocástica (PDDE). Este trabalho incorpora a técnica de bootstrap para a geração de cenários sintéticos que servirão de base para a aplicação da PDDE. A técnica estatística Bootstrap é um método alternativo a ser empregado ao problema de planejamento e que permite tanto determinar a ordem ( ) do modelo PAR(p), quanto gerar novas séries sintéticas hidrológicas. Assim, o objetivo do trabalho é analisar os impactos existentes com o uso do Bootstrap no planejamento da operação dos sistemas hidrotérmicos e, em seguida estabelecer uma comparação com a metodologia que tem sido aplicada no setor. Diante dos resultados foi possível concluir que a técnica bootstrap permite a obtenção de séries hidrológicas bem ajustadas e geram resultados confiáveis quanto ao planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos, podendo ser usada como uma técnica alternativa ao problema em questão. / Aiming to match the long term load demand with a low cost in power generation, it is very important to improve more and more the operation planning of the Brazilian electric sector. The operation planning of medium/long term takes into account the water inflows, which are strongly stochastic, and it must be evaluated using the series of Natural Energy Inflows (NEI). In the current computational model applied to Brazilian operation planning of medium/long term, the study of ENA has been done by Box and Jenkins methodology, which determines the periodic autoregressive model (PAR (p)), as well as its order p. A lognormal distribution with three parameters is applied on the residues that are created by the PAR (p) model, as a way to generate synthetic hydrologic series similar to the original series. However, this lognormal transformation brings nonlinearities which can disturb the stability and convergence of Stochastic Dual Dynamic Programming (SDDP). This thesis incorporates the bootstrap technique to create synthetic scenarios which will be taken into account as a basis for the SDDP implementation. This statistical technique, called bootstrap, is an alternative method used to determine both the order (p) of the model PAR (p), and, after that, to produce synthetic hydrological series. Thus, the objective of this thesis is to analyze the impact of the Bootstrap technique compared to the current methodology. The results showed that the bootstrap technique is suitable to obtain adherent hydrological series. So, it was created reliable scenarios regarding the planning of the operation of hydrothermal systems. Finally, this new methodology can be used as an alternative technique to long term hydrothermal planning problems.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-07-20T13:53:44Z No. of bitstreams: 1 rafaelbrunodasilvabrandi.pdf: 3504861 bytes, checksum: 82d36b1bf645c59e92876390b55e996b (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-07-22T15:19:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rafaelbrunodasilvabrandi.pdf: 3504861 bytes, checksum: 82d36b1bf645c59e92876390b55e996b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-22T15:19:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rafaelbrunodasilvabrandi.pdf: 3504861 bytes, checksum: 82d36b1bf645c59e92876390b55e996b (MD5) Previous issue date: 2011-03-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O Sistema Elétrico Brasileiro (SEB) apresenta características peculiares devido às grandes dimensões do país e pelo fato da geração elétrica ser proveniente predominantemente de usinashidráulicasqueproporcionamaosistemaacapacidadedeumaregularizaçãoplurianualdos seusreservatórios. Asafluênciasnestasusinassãoestocásticasemuitasvezesapresentamcomportamentos complementares entre as diversas regiões do país, o que incentiva a existência de grandes intercâmbios energéticos entre os subsistemas através do Sistema Interligado Nacional (SIN). O planejamento da operação no horizonte de médio/longo prazo no país (que compreende a um período de 5 a 10 anos à frente com discretização mensal) é realizado por uma cadeia de modelos computacionais validados pelos principais agentes que atuam no SEB (comercialização, geração, transmissão e distribuição de energia). O principal modelo desta cadeia, a qual é desenvolvida pelo Centro de Pesquisas de Energia Elétrica/ELETROBRÁS, é o modelo NEWAVE que baseia-se na técnica de Programação Dinâmica Dual Estocástica (PDDE) para a determinação da política eletroenergética de médio prazo. O objetivo deste trabalho é implementar um modelo computacional para o planejamento da operação de médio prazo utilizando a metodologia de Programação Dinâmica Estocástica conjuntamente ao algoritmo de fechos convexos (PDE-ConvexHull) de uma forma computacionalmente eficiente (Fast-PDE-ConvexHull). Isto porque observou-se que quando utiliza-se a técnicadaPDE-ConvexHull,umnúmeroelevadodehiperplanossãoobtidosnacomposiçãodas funçõesdecustofuturoe,comisto,osdiversosproblemasdeprogramaçãolinearaseremresolvidos durante o processo iterativo podem tornar-se maiores, aumentando consideravelmente o tempodaexecuçãodocálculodapolíticaoperativa. Sendoassim,aprincipalcontribuiçãodeste trabalho é apresentar uma nova metodologia para a representação da função de custo futuro no problema de programação linear na qual o tempo computacional se torne menos sensível ao númerodehiperplanosobtidospeloalgoritmodefechosconvexos. Ressalta-sequetambémsão utilizadas técnicas de computação paralela com o objetivo de tornar o processo mais eficiente. A metodologia foi utilizada para o cálculo do planejamento de médio prazo do SEB, baseando-se em subsistemas equivalentes de energia. A metodologia Fast-PDE-ConvexHull foi incorporada a uma plataforma computacional, desenvolvida em C++/Java, capaz de considerar o mesmo conjunto de dados utilizado pelos modelos oficiais do SEB, compondo assim um modelo robusto para a resolução do problema. Primeiramente, para fins de validação da metodologia proposta, comparou-se os resultados obtidos pela metodologia da Fast-PDE-ConvexHull com os resultados obtidos pela utilização da técnica da PDE-ConvexHull com o objetivo verificar o ganho computacional e a aderência dos resultados. Por fim, como a plataforma computacional desenvolvida é capaz de utilizar o conjunto de dados oficiais disponibilizados para o SIN, fez-se o uso do Programa Mensal de Operação (PMO) de janeiro de 2011, disponibilizado pelo Operador Nacional do Sistema (ONS), como caso de estudo para comparação dos resultados obtidos pela metodologia proposta com os resultados obtidos pelo modelo NEWAVE. / The Brazilian National Grid (BNG) presents peculiar characteristics due to the huge territory dimensions and by the fact that the electricity generation is predominantly originated from hydraulic plants that provide for the system the capacity of a pluriannual regularization of the reservoirs. The water inflows to these plants are stochastic and often present complementary behavior among the regions of the country, stimulating the existence of big amounts of energy exchanges between the subsystems through the national grid. The long term operation planning problem (that includes a period of 5 to 10 years ahead with monthly discretization) is made by a chain of computational models that are validated by the main agents that act on BNG (commercialization, generation, transmition and distribution of energy). The primary model of this chain, which is developed by Electric Energy Research Center/ELETROBRÁS, is the NEWAVE model, which is based on the Stochastic Dual Dynamic Programming (SDDP) for electroenergetic policy determination on a long term horizon. Thisworkhastheobjectiveofimplementacomputationalmodelforthemid/longtermoperation planning using the Stochastic Dynamic Programming (SDP) together with the Convex Hull algorithm (PDE-ConvexHull) in a computationally efficient way (Fast-PDE-ConvexHull). This is because it was observed that when utilizing the PDE-ConvexHull technique, an elevated amount of hyperplanes are obtained for the composition of the cost-to-go function. So, the different linear programming problems to be solved during the iterative process can be turned larger, increasing the execution time for the operational policy calculus in a considerably manner. Thus, the main contribution of this work is to present a new methodology (FastPDE-ConvexHull) for the representation of the cost-to-go function on the linear programming problems where the computational time become less sensible to the number of hyperplanes obtained from the Convex Hull algorithm. It is highlighted that techniques of parallel computing was employed in order to turn the process more efficient. The methodology was utilized for the BNG’s long term planning calculus, based on the equivalent subsystems of energy. The methodology Fast-PDE-ConvexHull was incorporated to a computational platform, developed in C++/Java programming language, that is able to consider the same data set used by the official models acting on the BNG, compounding a robust model for the resolution of the problem. Firstly, in order to validate the proposed methodology, the results obtained from the FastPDE-ConvexHullarecomparedwiththoseobtainedfromtheutilizationofthePDE-ConvexHull technique aiming to verify the computational gain and the adherence between both results. Finally, as the elaborated computational platform is capable to use the official data set availablefortheNG,itwaspossibletheutilizationoftheMonthlyOperationalProgram(MOP) of January 2011, released by the Independent System Operator (ISO), as the study case for comparingtheresultsobtainedbytheproposedmethodologywiththeresultsobtainedfromthe NEWAVE model.

[pt] As condições hidrológicas desfavoráveis vivenciadas entre 2014 e 2019 levaram ao esgotamento dos principais sistemas de reservatórios no Brasil, causando um aumento na geração de energia proveniente de usinas térmicas. Todavia, uma parte relevante da geração térmica verificada foi comandada por entidades governamentais de forma heterodoxa (fora do mérito econômico calculado pelos modelos de otimização), baseada principalmente na percepção de risco tácita. Apesar do senso comum de que o armazenamento dos reservatórios está intrinsecamente ligado à segurança do sistema, as métricas utilizadas até o momento não conseguiram computar as reais necessidades do sistema em termos de energia armazenada mínima nas usinas hidrelétricas. Ao final de 2019, o ONS propôs um novo método para avaliar a necessidade de despacho térmico adicional, chamado Curva Referencial de Armazenamento (CREF). No entanto, este método considera hipóteses muito específicas de afluências e geração térmica, e com base em seu processo iterativo de tentativa e erro, pode resultar em resultados sub-ótimos para o cálculo dos armazenamentos mínimos necessários. Este trabalho propõe um novo método para avaliar a segurança do fornecimento de energia em sistemas predominantemente hidroelétricos. Este método é uma evolução do método CREF, e é baseado no desenvolvimento de um modelo de otimização que calcula os níveis mínimos de segurança para operação de usinas hidrelétricas em cada mês, a partir de uma simulação recursiva de séries históricas de afluências de 1931 a 2018. Além disso, com base nos resultados da simulação, foram sugeridas curvas de referência para o monitoramento contínuo da operação dos reservatórios, com o objetivo de subsidiar decisões de órgãos do Governo Brasileiro sobre o despacho heterodoxo de geração térmica. Espera-se que o monitoramento das curvas de referência propostas represente um critério mais robusto para decisões sobre geração térmica fora-do-mérito no Sistema Elétrico Brasileiro. / [en] Unfavorable hydrological conditions experienced from 2014 to 2019 led to the depletion of main reservoir systems in Brazil, causing an increase of thermal energy dispatch. However, an important share of the observed thermal generation was out of economic merit, commanded by government entities which risk perception relies mainly on experts tacit knowledge. Despite the common sense that storage in reservoirs is intrinsically linked to system security, the metrics employed so far failed to compute the system s real needs in terms of required stored energy in hydroelectric plants. By the end of 2019, ONS proposed a new method to assess the need for additional thermal dispatch the Referential Storage Curve (CREF - Curva Referencial de Armazenamento). However, it fails as a reference for the security of energy supply since it considers very specific assumptions of rivers inflows and thermal generation. Besides, based on its iterative trial and error process, it can result in sub-optimal results of minimum storage levels. This work proposes a new method to evaluate the security of power supply in systems with predominance of hydroelectricity. This method is intended to be an evolution to the CREF method, and it is based on the development of an optimization model that computes the minimum secure levels for hydroelectric plants operation in each month, from a recursive simulation of historical inflow series from 1931 to 2018. In addition, based on the simulation results, reference curves were suggested for the continuous monitoring of the reservoirs operation, with the purpose of subsidizing Brazilian government entities decisions on unorthodox thermal generation dispatch. The monitoring of the proposed reference curves is expected to represent a more robust criterion for decisions on out-of-merit thermal generation in Brazilian power system.

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O planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos pode ser classificado como um problema de um sistema acoplado no tempo e no espaço, não linear, não convexo, estocástico e de grande porte. A complexidade do problema justifica a necessidade de utilização de diversas ferramentas computacionais com abordagens variadas. Este trabalho tem como objetivo a realização de estudos relacionados ao planejamento da operação energética de sistemas hidrotérmicos de geração, pela aplicação de componentes de software e de sistemas de inferência fuzzy. Pretende-se apresentar e aplicar um processo de desenvolvimento (UML Components), baseado em componentes de software, para a construção de modelos computacionais de simulação e otimização para servir de apoio ao planejamento da operação energética do sistema hidrotérmico brasileiro. O processo de desenvolvimento UML Components é aplicado de forma a nortear o desenvolvimento do software, para englobar as diferentes atividades realizadas nos fluxos de trabalho, além de incluir os vários artefatos produzidos. Como contribuição adicional, paralelamente ao uso dos componentes de software, este trabalho apresenta uma política de operação energética para reservatórios baseada em sistemas de inferência fuzzy Takagi-Sugeno. A política proposta é baseada na otimização da operação energética das usinas hidrelétricas, empregando o modelo de otimização desenvolvido. Com a operação energética otimizada, obtém-se as relações entre a energia armazenada do sistema e o volume útil operativo de cada usina a reservatório. A partir dessas relações são ajustados os parâmetros do modelo Takagi-Sugeno de ordem um. Ao optar-se por um sistema de inferência fuzzy para determinar a política de operação energética de um conjunto de reservatórios, obtém-se uma estratégia de ação/controle que pode ser monitorada e interpretada, inclusive do ponto de vista lingüístico. Outra vantagem na aplicação de sistemas fuzzy deve-se ao fato dos operadores humanos (especialistas) poderem traduzir, de forma consistente, e em termos de regras lingüísticas, o seu processo de tomada de decisões, fazendo com que a ação do sistema fuzzy seja tão fundamentada e consistente quanto a deles. / The operation planning of hydrothermal power systems can be classified as a nonseparable, nonlinear, nonconvex, stochastic and of large scale optimization problem. The complexity of this problem justifies the need for the use of various computational tools with different approaches. This work aims the accomplishment of studies related to the operation planning of hydrothermal power systems through the implementation of software components and fuzzy inference systems. It is intended to provide and implement a development process (UML Components) based on software components for building computational model of optimization and simulation to support the operation planning of the Brazilian hydrothermal power systems. The UML Components development process is a applied in a way to guide the software development to encompass different activities realized on workflows, as well as to include the various artifacts produced. As additional contribution, in parallel to the use of software components, it is intended to present an operational policy of reservoirs based on Takagi-Sugeno fuzzy inference systems. The proposed policy is based on optimization of hydropower operation, using the optimization model developed. Through the optimized operation, relations between system stored energy and the reservoir volume of each plat are obtained. With these relationships, the parameters of the Takagi-Sugeno model are adjusted. In choosing a fuzzy inference system for determining the operational policy of a set of reservoirs, it is obtained as strategy of action/control that can be monitored and interpreted including linguistic standpoint. Another benefit of the fuzzy system application refers to the fact that human specialists can consistently represent, through linguistic rules, their decision making process, making the fuzzy system action as consistent and sound as theirs.

Algumas abordagens para o problema de Planejamento Ótimo da Operação de Sistemas Hidrotérmicos (POOSH) utilizam modelos estocásticos para representar as vazões afluentes dos reservatórios do sistema. Essas abordagens utilizam, em geral, técnicas de Programação Dinâmica Estocástica (PDE) para resolver o POOSH. Por outro lado, muitos autores têm defendido o uso dos modelos determinísticos ou, particularmente, a Programação Dinâmica Determinística (PDD) por representar de forma individualizada a interação entre as usinas hidroelétricas do sistema. Nesse contexto, esta dissertação tem por objetivo comparar o desempenho da solução do POOSH obtida via PDD com a solução obtida pela PDE, que emprega um modelo Markoviano periódico, com distribuição condicional Log-Normal Truncada para representar as vazões. Além disso, é realizada a análise com abordagem bayesiana, no modelo de vazões, para estimação dos parâmetros e previsões das vazões afluentes. Comparamos as performances simulando a operação das usinas hidroelétricas de Furnas e Sobradinho, considerando séries de vazões geradas artificialmente / Some approaches for problem of Optimal Operation Planning of Hydrothermal Systems (OOPHS) use stochastic models to represent the inflows in the reservoirs that compose the system. These approaches typically use the Stochastic Dynamic Programming (SDP) to solve the OOPHS. On the other hand, many authors defend the use of deterministic models and, particularly, the Deterministic Dynamic Programming (DDP) since it individually represents the interaction between the hydroelectric plants. In this context, this dissertation aims to compare the performance of the OOPHS solution obtained via DDP with the one given by SDP, which employs a periodic Markovian model with conditional Truncated Log-Normal distribution to represent the inflows. Furthermore, it is performed a bayesian approach analysis, in the inflow model, for estimating the parameters and forecasting the inflows. We have compared the performances of the DDP and SDP solutions by simulating the hydroelectric plants of Furnas and Sobradinho, employing artificially generated series

O planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos pode ser classificado como um problema de um sistema acoplado no tempo e no espaço, não linear, não convexo, estocástico e de grande porte. A complexidade do problema justifica a necessidade de utilização de diversas ferramentas computacionais com abordagens variadas. Este trabalho tem como objetivo a realização de estudos relacionados ao planejamento da operação energética de sistemas hidrotérmicos de geração, pela aplicação de componentes de software e de sistemas de inferência fuzzy. Pretende-se apresentar e aplicar um processo de desenvolvimento (UML Components), baseado em componentes de software, para a construção de modelos computacionais de simulação e otimização para servir de apoio ao planejamento da operação energética do sistema hidrotérmico brasileiro. O processo de desenvolvimento UML Components é aplicado de forma a nortear o desenvolvimento do software, para englobar as diferentes atividades realizadas nos fluxos de trabalho, além de incluir os vários artefatos produzidos. Como contribuição adicional, paralelamente ao uso dos componentes de software, este trabalho apresenta uma política de operação energética para reservatórios baseada em sistemas de inferência fuzzy Takagi-Sugeno. A política proposta é baseada na otimização da operação energética das usinas hidrelétricas, empregando o modelo de otimização desenvolvido. Com a operação energética otimizada, obtém-se as relações entre a energia armazenada do sistema e o volume útil operativo de cada usina a reservatório. A partir dessas relações são ajustados os parâmetros do modelo Takagi-Sugeno de ordem um. Ao optar-se por um sistema de inferência fuzzy para determinar a política de operação energética de um conjunto de reservatórios, obtém-se uma estratégia de ação/controle que pode ser monitorada e interpretada, inclusive do ponto de vista lingüístico. Outra vantagem na aplicação de sistemas fuzzy deve-se ao fato dos operadores humanos (especialistas) poderem traduzir, de forma consistente, e em termos de regras lingüísticas, o seu processo de tomada de decisões, fazendo com que a ação do sistema fuzzy seja tão fundamentada e consistente quanto a deles. / The operation planning of hydrothermal power systems can be classified as a nonseparable, nonlinear, nonconvex, stochastic and of large scale optimization problem. The complexity of this problem justifies the need for the use of various computational tools with different approaches. This work aims the accomplishment of studies related to the operation planning of hydrothermal power systems through the implementation of software components and fuzzy inference systems. It is intended to provide and implement a development process (UML Components) based on software components for building computational model of optimization and simulation to support the operation planning of the Brazilian hydrothermal power systems. The UML Components development process is a applied in a way to guide the software development to encompass different activities realized on workflows, as well as to include the various artifacts produced. As additional contribution, in parallel to the use of software components, it is intended to present an operational policy of reservoirs based on Takagi-Sugeno fuzzy inference systems. The proposed policy is based on optimization of hydropower operation, using the optimization model developed. Through the optimized operation, relations between system stored energy and the reservoir volume of each plat are obtained. With these relationships, the parameters of the Takagi-Sugeno model are adjusted. In choosing a fuzzy inference system for determining the operational policy of a set of reservoirs, it is obtained as strategy of action/control that can be monitored and interpreted including linguistic standpoint. Another benefit of the fuzzy system application refers to the fact that human specialists can consistently represent, through linguistic rules, their decision making process, making the fuzzy system action as consistent and sound as theirs.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:42:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / No presente estudo obteve-se com sucesso o compósito zeólita:magnetita usando-se como material de partida sulfato ferroso para síntese da magnetita e cinzas leves de carvão para síntese da fase zeolítica. A zeólita foi sintetizada por tratamento hidrotérmico alcalino e as nanopartículas de magnetita foram obtidas pela precipitação de íons Fe2+ em uma solução alcalina. Uma reprodutibilidade foi alcançada na preparação de diferentes amostras do nanocompósito zeolítico. O material foi caracterizado pelas técnicas de espectrometria de Infravermelho, difratometria de raios-X de pó, fluorescência de raios-X, microscopia eletrônica de varredura com a técnica de EDS, massa especifícia e área específica e por outras propriedades físico-químicas. O compósito era constituído pelas fases zeolíticas hidroxisodalita e NaP1, magnetita, quartzo e mulita das cinzas remanescentes do tratamento alcalino e magnetita incorporada na sua estrutura. A capacidade de remoção de U(VI) de soluções aquosas sobre o compósito zeólita:magnetita foi avaliada pela técnica descontínua. Os efeitos do tempo de contato e da concentração inicial do adsorbato sobre a adsorção foram avaliados. Determinou-se o tempo de equilíbrio do sistema e foram avaliados os modelos cinéticos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e o modelo de difusão intrapartícula. Um tempo de contato de 120 min foi suficiente para a adsorção do íon uranilo alcançar o equilíbrio. A velocidade de adsorção seguiu o modelo cinético de pseudo-segunda-ordem, sendo que a difusão intrapartícula não era a etapa determinante do processo. Dois modelos de isotermas de adsorção, os modelos de Langmuir e de Freundlich, também foram avaliados. O modelo de Langmuir foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. A partir do modelo cinético e da isoterma que melhor descreveram o comportamento do sistema foi possível calcular os valores teóricos para a capacidade máxima de adsorção do U(VI) sobre o compósito zeólita:magnetita. As capacidades máximas de remoção calculadas foram de 20,7 mg.g-1 pela isoterma de Langmuir e de 23,4 mg.g-1 pelo modelo cinético de pseudo-segunda ordem. O valor experimental obtido foi 23,3 mg.g-1. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP