[pt] O elemento combustível de um reator do tipo LMFBR consiste em um feixe de barras de arranjo triangular com espaçadores helicoidais entre os quais é bombeado o refrigerante. Neste trabalho, utilizando-se de tal elemento combustível composto de sete barras com espaçadores helicoidais acoplado a um circuito de ar foi simulado o comportamento hidrodinamico do escoamento. Uma série de medidas foram efetuadas para se obter as distribuições da pressão estática e da tensão cisalhante na superfície das barras, para diferentes números de Reynolds, variando-se a posição axial e angular, em um passo da helicoidal. Dos resultados obtidos, observou-se a existência de zonas de baixa pressão na superfície das barras, assim como a não dependência da tensão cisalhante adimensionalizada pela tensão média em função do número de Reynolds. Observou-se, ainda, variações bruscas na distribuição da pressão estática e da tensão cisalhante, que devem ser levadas em considreação no projeto termo-hidráulico devido a possibilidade de ocorrência de bolhas de cavitação no refrigerante. / [en] The fuel element of a LMFBR reactor consists of a wire wrapped rod bundle with triangular array with the coolant flowing in the space between the rods. In this work, using this type of element with seven rods connected to an air open loope, it was simulated the hydrodinamic behavior of the flow. Several measurements were performed in order to obtain the static pressure and the rods wall shear stress distributions, for different Reynolds numbers and different axial and angular positions in a wire wrap lead. From the obtained results, it was observed the existence of low pressure zones on the surface of the rods, as well as the non-dependency on the Reynolds number of the wall shear stress distribuition non-dimensinalized by its average value. Yet, it was observed abrupt variations in the static pressure and wall shear stress distributions which should be taken into account in the thermalhydraulic design due to the possibility of accurance of cavitation bubbles in the coolant.

[pt] A solução do problema do descarte dos rejeitos de alta radioatividade é um dos problemas mais sérios para a indústria nuclear, em nossos dias. Para assegurar que os rejeitos nucleares nunca alcançarão a biosfera, os pesquisadores de vários laboratórios estão trabalhando num conceito de barreiras múltiplas, destinado a evitar que as águas subterrâneas e a corrosão comprometam o confinamento dos rejeitos. Em primeiro lugar, os rejeitos do reprocessamento são solidificados e fundidos em cilindros de vidro, cerâmicos ou rocha sintética, dentro de moldes de aço inoxidável, que podem ser incorporados em blocos de concreto. Estes blocos devem ser isolados da biosfera por, pelo menos, 10.000 anos. Isolar blocos em depósitos subterrâneos, parece ser o melhor compromisso entre segurança e viabilidade prática, pois esta é a única tecnologia já dominada e disponível no futuro próximo. Existe tecnologia para escavar poços, abrir cavidades, avaliar condições geológicas e hidrológicas, etc., mas ainda há muitas questões a serem esclarecidas, tais como a estabilidade, sob radiação, a prazos muito longos, dos rejeitos e seus acondicionamentos, as interações entre os rejeitos e a formação geológica, e os efeitos a longo prazo do fluxo de calor sobre a estrutura das rochas. Por conseguinte, é necessário que se iniciem as investigações para selecionar locais potencialmente adequados para a construção de cavernas, destinadas ao descarte de rejeitos, a fim de que se possa iniciar logo alguns projetos de demonstração, pois, atualmente, milhares de toneladas de combustível irradiado, retirado de reatores comerciais em diversos países, aguardam uma solução segura para o problema do descarte. Para projetar uma instalação subterrânea de descarte é necessário avaliar o impacto do calor gerado pelos rejeitos de alto nível, sobre a rocha circundante. Para isso, deve-se conhecer a evolução das temperaturas nesse meio. Na última secção desta monografia, desenvolve-se um método para determinar o campo de transientes temperaturas, em torno de uma instalação desse tipo. / [en] Resolving the high-level waste disposal question is one of the most serious problemas facing the nuclear industry today. To guarantee that nuclear waste never reaches the biosphere, researchers in several laboratories are devising a multiple-barriers concept, to prevent groundwater and corrosion from disturbing the waste disposal site. First, the waste is fused with glass, ceramic or synthetic rock into large cylindrical blocks sealed in stainless-stell canisters, which can be embodied in concrete blocks. Then the blocks are to be isolated for at least 10.000 years. To isolate the blocks by storing them in geologic formations seems to be the best compromise between safety and feasibility, as this is the only technology which will be available for the next several decades. The technology is available to drill holes, construct cavities, evaluate geological and hydroological conditions, etc., but there are still many questions to be answered, such as the very long-term stability of waste forms and its packaging under radiation, interations between waste and the geologic formation, and the long-term effects of heat flux on the geologic structures. Therefore, it is imperative that the necessary investigations move ahead, to select potential disposal sites in geologic formations, in order to start demonstration projects at these sites without further delay, because today there are allready thounsand of tons of spent fuel from commercial reactors in several countries waiting for safe disposal. To design an underground disposal facility, it is necessary to evalute the impact of the heat generated by the high-level waste on the surrounding rock. The last section of this monograph presents a methodology for determining the temperature field arround such a facility.

[pt] Com o intuito de reduzir as emissões e melhorar a combustão em uma maior faixa de rotação e carga de um motor, foi proposto o estudo da combustão por compressão de misturas homogêneas (HCCI), este processo apresenta altas eficiências e baixas emissões, principalmente de NOx e fuligem. Assim, o objetivo do presente trabalho é a determinação das faixas de operação estável em um motor diesel, de alta taxa de compressão (20:1). O combustível utilizado foi gasolina tipo A, tendo em vista a sua grande produção, além das características de auto-ignição. Para atingir o objetivo proposto foram controladas a temperatura de entrada do ar e a quantidade de combustível da mistura, o que foi implementado sem modificação estrutural do motor. Os ensaios foram realizados com uma temperatura de alimentação entre 75 e 95 ºC, com rotação entre 1200 e 2200 RPM. Os valores para o fator lambda variaram, em função de um processo de combustão estável, entre 2 e 4. São apresentados os resultados experimentais obtidos em um dinamômetro de bancada, sobre os quais se fez uma análise do rendimento, para a faixa de melhor estabilidade da combustão. Para a mesma faixa foi realizada uma análise das curvas de pressão x tempo, caracterizando a auto-ignição como função da temperatura do ar e da riqueza da mistura. Os melhores rendimentos encontrados situam-se ao redor de 36,5 %, para uma temperatura de ingresso de 85 °C, para as maiores rotações pesquisadas. / [en] The present study of homogeneous mixture compression ignition (HCCI) was proposed in order to reduce emissions and improve combustion at a higher speed range and load, this process has high efficiency and low emissions mainly NOx and soot. Therefore, the aim of this study was to determine the ranges of stable operation in a diesel engine of high compression ratio (20:1), operating in HCCI. The fuel used was gasoline type A, given its large production, besides the good characteristics of auto-ignition. To achieve this purpose were controlled inlet air temperature and the amount of fuel in the mixture, these were implemented without structural modification of the engine. The tests were conducted with a feed temperature between 75 and 95 ° C, with rotation between 1200 and 2200 RPM. The values for the lambda factor varied between 2 and 4, as a function of a stable combustion process. The experimental results here reported were obtained on a dynamometer bench, on which, it was made a performance analysis for the better stability combustion range. Additionally for this range, an analysis of the curves of pressure vs. time was performed, characterizing the auto-ignition as a function of air temperature and the richness of the mixture. The best results found are located around 36.5% at an intake temperature of 85 ° C for the highest speed studied.

[pt] Em geral, as varetas combustíveis de reatores do tipo LMFBR consistem de pastilhas de combustível encapsuladas em tubos de revestimento. Externamente ao tubo de revestimento, um arame é enrolado, na forma de um helicoidal, para atuar como espaçador. Distorções nas distribuições da temperatura na vareta e fluxo de calor no revestimento podem ser provocadas por variações angulares nos coeficientes de troca de calor entre a pastilha e a superfície interna do revestimento e entre o revestimento, ovalização do tubo de revestimento e presença do arame espaçador. Estas distribuições podem ser afetadas, ainda, por efeitos operacionais, tais como densificação, reestruturação e inchamento do combustível. O presente trabalho consiste no desenvolvimento de um programa para análise dos fatores geométricos, acoplados aos fatores operacionais, no desempenho térmico de varetas combustíveis nucleares, em regime permanente. / [en] Generally, LMFBR fuel rods consist of fuel pellets encapsulated in cladding tubes. These tubes are wrapped by a helical wire, working as a spacer. Distortions in the rod temperature distribution and in the external heat flux can be generated by angular variations in the local heat transfer coefficients due to the wire, by excentricity between pellet and clad or by’ovalization of the cladding tube. Also, the temperature distribuitions can be affected by fuel desensification, reestructuring and swelling. The present work consists of the development of a computer code in order to analyse the fuel rod performance as function of geometrical and operational effects, in steady state regime.

[pt] Em geral, barras combustíveis de reatores nucleares consistem de um tubo de liga metálica contendo pastilhas de combustíveis óxidos. O agrupamento destas barras em feixes caracteriza a formação de elementos combustíveis. No presente trabalho, são realizadas análises termomecânicas e de efeitos de irradiação em barras combustíveis cilíndricas. Para determinação de inchamento por irradiação é utilizado um modelo baseado na teoria de difusão térmica e em mecanismos de difusão superficial e de evaporação-condensação. É considerado o movimento de bolhas nesta determinação. A pressão média dos gases é calculada. É desenvolvido um programa de computador, NITSA, que simula o comportamento da barra combustível no reator, incluindo em suas determinações o cálculo de distribuições de temperatura, tensões e deformações em toda a barra combustível. / [en] Generally, fuel rods of nuclear reactors consist of a metalic alloy tube containing oxide fuel pellets. Fuel elements are formed by fuel rods disposed in bundles. In the present work, an irradication, thermal and mechanical analyses of cylindrical fuel rods are performed. A model considering thermal difusion theory, superficial difusion and vapor transport mechanisms is utilized on the determination of the irradiation swelling. Gas bubbles motion is taken into this calculation. The average gas pressure is computed. A computer program, NITSA, is developed for simulation of a reactor fuel rod performace, including temperature distributions, stress and strain calculations.

[pt] Esta dissertação tem como objetivo estudar a influência da compartimentação dos caminhões-tanque na operação das bases de distribuição de combustíveis automotivos, operação esta que está inserida na cadeia de suprimentos destes produtos. O trabalho parte da constatação da tendência de modificação da compartimentação atualmente predominante, e avalia o impacto desta modificação naquele elo da cadeia logística de distribuição de combustíveis automotivos. Este trabalho pretende fornecer uma base para futuros estudos que, seguindo o moderno conceito de gerenciamento da cadeia de suprimentos, avaliem os trade-offs presentes nesta operação, visando minimizar os custos desta atividade. O cenário e a prática atual da indústria são relatados no início do trabalho. Em seguida é apresentada uma revisão bibliográfica referente às principais bases teóricas nas quais o estudo está apoiado. Na seqüência, é apresentado um modelo e um estudo de simulação focando a influência da compartimentação na operação das bases. Na parte final são apresentados os resultados do estudo de simulação para os diversos cenários considerados. São apresentados também comentários sobre o potencial da técnica de simulação, e deste modelo em particular, para a análise de outros cenários, assim como sugestões de outros estudos relacionados ao assunto. / [en] This dissertation studies the effects of compartmentalization of tank trucks on the operation of automotive fuels distribution plants. The operation is part of the supply chain of such fuels. This work looks at the current trend of compartment modification and assesses the impact of this modification in that portion of the distribution chain. The present work is intended as a basis for future studies aimed at evaluating the trade-offs that exist in this type of operation in order to allow for cost reductions. The initial part of this dissertation examines current practices in the industry. Next, the work reviews the bibliography containing the main theoretical principles which frame this study. This is followed by a model and a simulation study focusing on how compartmentalization impacts distribution plant operations. The final part presents the results of the simulation study applied to the different scenarios proposed. This work also offers comments on the potential use of the simulation study technique - and, in particular, the model herein - in analyses of alternative scenarios, as well as suggestions of other studies related to this topic.

[pt] Essa dissertação realiza uma análise do escoamento reativo e turbulento no interior do combustor de um estato reator a combustível sólido. Investiga-se diferentes modelos para prever a pirólise do combustível sólido. O modelo matemático é baseado na solução numérica das equações de conservação de massa, quantidade de movimento linear, energia e equações de transporte para quantidades escalares. O modelo de turbulência empregado é o (constante de Von Kármán -taxa de dissipação da energia cinética turbulenta) para altos Reynolds e na modelagem da combustão emprega-se o formalismo da fração de mistura/função densidade de probabilidade prescrita. Próximo às paredes, a lei da parede é usada, sendo a camada limite dividida em duas regiões, uma subcamada laminar e uma região totalmente turbulenta. As transferências de calor e massa para as paredes são calculadas utilizando-se a lei da parede modificada com uso de um parâmetro de transferência de massa. Os resultados obtidos através do modelo proposto foram comparados com os resultados obtidos anteriormente com outros modelos e com dados experimentais, verificando-se que os mesmos apresentam um boa concordância com os dados existentes na literatura, concluindo-se que o modelo é satisfatório para o problema proposto. / [en] This dissertation presents an analysis of reactive and turbulent flow field in a solid fuel ramjet combustor. The ability of different models to predict solid fuel pyrolysis is investigated. The mathematical model is based on the numerical solution of the conservation equations of mass, momentum, energy and transport equations for scalar quantities. The energia cinética turbulenta - taxa de dissipação da energia cinética turbulenta for high Reynolds turbulence model is employed and the combustion is modeled with the mixture fraction/prescribed probability density function formalism. Close to the walls the law-of-the-wall is specified, with the boundary layer divided into two regions, a viscous sublayer and a fully turbulent region. Heat and mass transfer at the walls are calculated using a modified law-of-the-wall based on a blowing parameter. The results obtained using the proposed model were compared with other earlier models predictions and with empirical data. It was verified that the results are in good agreement with literature data, allowing to conclude that the model presented is suitable for the prediction of the mas s transfer and flow field in a solid fuel ramjet combustor.

[pt] Esta dissertação de mestrado tem como objetivo compartilhar os resultados de uma investigação sobre as implicações estratégicas das alianças e redes de relacionamento estabelecidas no setor de downstream, área de distribuição de combustíveis, no Brasil, um dos que apresenta maior faturamento e que mais arrecada impostos no país. Primeiro, apresentamos fundamentos teóricos pertinentes à pesquisa sobre alianças e redes estratégicas, inclusive tipologias de alianças, além das teorias sobre a capacidade destas em alavancar as oportunidades e neutralizar as ameaças no nível da indústria. Além disso, foram considerados modelos conceituais e outras ferramentas para conduzir análises estratégicas pela ótica relacional, ou seja, no que se refere às alianças e redes formadas por estas. Em seguida, de acordo com a metodologia de estudo de caso de Yin, adotamos a estratégia de triangulação dos métodos. Assim, dados foram coletados por meio de investigação documental, levantamento de percepções do tipo survey e, em alguns casos, observação participativa. Com os resultados obtidos no âmbito do estudo de casos múltiplos, evidenciamos que a análise na ótica relacional, que leva em conta as implicações estratégicas das redes nas quais as empresas atuam, agrega valor às análises tradicionais, contribuindo com novos insights para a tomada de decisão estratégica dessas empresas. / [en] This master`s dissertation has the objective of sharing the results of an investigation about the strategic implications of alliances and relationship networks established in the downstream sector, fuel distribution area, in Brazil, which earns the highest revenues and pays the highest taxes. First, we present theoretical issues pertinent to the research on alliances and strategic networks, including alliances typologies, in addition to theories on the capacities of these alliances to leverage opportunities and neutralize industry level threats. Besides that, it was considered conceptual models and other tools to conduct strategic analysis through the relational view, that is, related to the alliances and networks constituted by these. Following that, in accordance with Yin`s case study methodology, a strategic triangulation of methods was adopted. Therefore, data was collected through documental investigation, surveys of management perception and, in some cases, participative observation. With the results attained in the ambit of multiple case-studies, it was evidenced that the relational view, that is the one which takes into account strategic implications from the networks, adds value to traditional analysis, contributing with new insights on the strategic decision making of these companies.

[pt] O desenvolvimento de um motor de quatro tempos, de ignição por centelha, com injeção direta de combustível dentro da câmara de combustão foi uma iniciativa importante para o mercado automobilístico mundial. O potencial termodinâmico deste tipo de motor e sua notória melhoria na economia de combustível têm feito com que a tecnologia seja foco de um grande número de projetos de pesquisa, com o objetivo de entender, desenvolver e aperfeiçoar o sistema de injeção direta de combustível. No entanto, para atender aos novos limites de emissões estabelecidas pela especificação EURO 5, foi necessária uma reavaliação do projeto da geometria do injetor, o que ocasionou no desenvolvimento de um novo componente com um maior número de furos e com uma redução do diâmetro dos mesmos (injetor multifuros). Essa alteração no projeto visa garantir uma melhor pulverização, otimização da relação ar/combustível e, consequentemente, um melhor processo de queima na câmara de combustão, atendendo dessa forma os limites de emissões estabelecidos pela diretriz normativa vigente. Os processos de preparação da mistura, injeção, vaporização e controle do escoamento de ar dentro do cilindro têm sido as principais fontes de publicações de periódicos que estudam o sistema de injeção direta. O presente trabalho, por sua vez, tem por finalidade avaliar a formação de depósitos de compostos inorgânicos nos injetores, provenientes da utilização de combustíveis formulados com diferentes teores de sulfato. O motor utilizado para execução dos testes foi o EP6CDT da PSA Peugeot Citroen. No estudo foram realizados ensaios em bancada de testes e em veículos (estrada e dinamômetro). Outros veículos com a mesma tecnologia, disponíveis no mercado brasileiro, também foram testados. As variáveis avaliadas durante o projeto foram: a composição química de diferentes combustíveis, fator de correção do tempo de injeção (FRA) e a vazão através dos bicos injetores no decorrer dos testes. Os estudos indicaram que a mudança na geometria dos injetores, somada a composição das gasolinas nacionais testadas, originou a formação dos depósitos que será discutida ao longo deste trabalho. / [en] The development of a four-stroke engine, spark ignition, with direct injection of fuel into the combustion chamber was an important initiative for the global automotive market. The thermodynamic potential of this type of engine and its significant improvement in fuel economy have meant this technology as focus of a large number of research projects, with the objective to understand, develop and improve the system of direct fuel injection. However, to meet new emission limits set by Euro 5 specification, it was necessary to reevaluate the geometry design of the injector, which resulted in the development of a new component with a larger number of holes and with a diameter reduction (multi-holes injector). This change in the project aims to ensure a better spray, optimizing air / fuel ratio and, consequently, a better process of combustion inside the combustion chamber, satisfying the emission limits established by the applicable norms. The processes for preparing the mixture, injection, atomization and air flow control inside the cylinder have been the main source of periodic publications that study the direct injection system. Therefore, this paper purpose is to evaluate the formation of inorganic deposits in the injectors using fuels formulated with different amounts of sulfate. The engine used for running the tests was the EP6CDT of PSA Peugeot Citroen. For this study one has performed tests on test bench and in vehicles (road and dynamometer). Other vehicles, with the same technology available in Brazil, were also tested. The variables evaluated during the project were: the chemical composition of different fuels, the correction factor from the injection time (FRA) and flow through the injectors during the tests. This study has indicated that the injector geometry modification, coupled with tested compositions of gasoline, resulted in the formation of deposits that will be discussed throughout this work.