[pt] Esta tese é sobre a reologia de óleos parafínicos crus. Um protocolo baseado na literatura relevante é desenvolvido para garantir que históricos térmico e de cisalhamento bem definidos sejam impostos em amostras que serão submetidas à medições reológicas. Com este protocolo, uma caracterização reológica quase completa de um óleo parafínico cru brasileiro é executada . Quatro experimentos reométricos são realizados, a saber, escoamento em estado estacionário, taxa de cisalhamento constante, tensão constante e rampa oscilatória de amplitude de tensão. Propriedades reológicas importantes, tais como, viscosidade, tensão limite de escoamento e módulos elástico e viscoso são medidos com o auxílio de técnicas diferentes em uma ampla faixa de condições. Além disso, uma comparação entre essas técnicas de medição é realizada. O processo de quebra da microestrutura do óleo parafínico brasileiro, assim como os efeitos na reologia do histórico do material e do tempo de repouso isotérmico são estudados. Fenômenos interessantes são observados, incluindo bifurcação da taxa de cisalhamento, dependência da tensão limite com os históricos térmico e de cisalhamento e independência dos resultados de regime permanente com relação à condição inicial após o resfriamento. Por fim, oportunidades para futuros desenvolvimentos e investigações são enfatizadas. / [en] This thesis deals with the rheology of waxy crude oils. A protocol based on the relevant literature is developed to guarantee well defined shear and thermal histories to waxy crude oil samples to be submitted to rheological measurements. With this protocol, a fair complete rheological characterization of a Brazilian waxy crude oil is performed. Four rheometric experiments, namely steady-state flow, constant shear rate, constant shear stress, and dynamic-stress-amplitude sweep are carried out. Important rheological properties, such as, viscosity, yield stress, and storage and loss moduli are measured with di↵erent techniques in a wide range of conditions and a comparison between the techniques is presented. The yielding as well as the history effects and the e↵ects of isothermal holding time on the microstructure and rheology of a Brazilian waxy crude oil are investigated. Interesting phenomena are observed, including bifurcation of shear rate, dependence of the yield stress with thermal and shear histories, and independence of the steady-state results with the post-cooling initial condition of the experiment. At last, opportunities for further developments are highlighted.

[pt] A deposição de parafina é um dos principais problemas quando se trata de garantia de escoamento. O fluido que sai quente dos reservatórios é transportado por dutos que trocam calor com o ambiente frio. Quando o fluido atinge temperaturas abaixo da TIAC (Temperatura Inicial de Aparecimento de Cristais), partículas de sólido se precipitam. Isto causa não só aumento da viscosidade, mas também a formação de depósito nas paredes dos dutos, diminuindo a seção livre de escoamento e consequentemente a produção, ou até mesmo obstruindo totalmente o duto, resultando em um grande esforço de manutenção e causando grandes perdas de capital. Este problema é bastante recorrente, sendo assim, prever a deposição da parafina é crucial para projetos e operações de dutos, sendo preciso desenvolver modelos numéricos que forneçam resultados de forma acurada e eficiente. Considerando que os dutos são muito longos, o presente trabalho propõe um modelo hidrodinâmico unidimensional, com um modelo bidimensional de transferência de calor obtido através de um processo de marcha ao longo do duto. Todas as propriedades e fração volumétrica de sólido são determinadas em função da composição do fluido, pressão e temperatura, a partir de interpolações de tabelas criadas com um modelo termodinâmico em uma etapa de pré-processamento. O modelo considera a existência de depósito na parede do duto quando a fração de volume de sólido é igual ou maior do que 2 por cento. A modelagem proposta foi avaliada em diferentes situações, em escala laboratorial e de campo, apresentando dados de temperatura, pressão e espessura do depósito com concordância razoável com dados da literatura, mostrando que a modelagem implementada reproduz satisfatoriamente o comportamento físico do fenômeno de deposição de parafina. / [en] Wax deposition is one of the main problems when it comes to flow assurance. The hot fluid which leaves the reservoirs is transported by pipelines that exchange heat with the cold environment. Solid particles precipitate when the fluid reaches temperatures below the WAT (Wax Appearance Temperature). It causes not only an increase in viscosity, but also the formation of deposits on the pipe walls, reducing the cross-flow area and the production, or even totally obstructing the pipe, resulting in a significant maintenance effort and causing large capital losses. This problem is quite recurrent, therefore, predicting of wax deposition is crucial for pipeline projects and operations, and it is necessary to develop numerical models that provide accurate and efficient results. Considering that pipelines are very long, the present work proposes a one-dimensional hydrodynamic model with a two-dimensional heat transfer model being obtained through a marching process along the pipeline. All properties and solid volumetric fraction are determined as a function of fluid composition, pressure and temperature, from tables interpolation created with a thermodynamic model in a pre-processing step. The model considers the deposit existence on the pipe wall when the solid volume fraction is equal to or greater than 2 percent. The proposed model was evaluated in different situations, in a laboratory and field scale, presenting temperature, pressure and deposit thickness data in reasonable agreement with literature data, showing that the implemented model reproduces satisfactorily the physical behavior of the wax deposition phenomenon.

[pt] As Parcerias Público-Privadas (PPPs) são utilizadas pelos governos para desenvolver projetos rodoviários que demandam altos investimentos. Porém, a incerteza sobre os níveis de tráfego futuros é a principal causa de falhas nos projetos rodoviários, que podem ser mitigados através de garantias de tráfego do governo, tornando-os mais atraentes para investidores privados. Essas garantias trazem um ônus financeiro para o orçamento do governo que pode altamente impactar o déficit e, portanto, o risco e as oportunidades do governo. Esta tese realizou três estudos que abordam a importância das garantias em contratos de PPPs de rodovias através da adequada estimação dessas garantias e seu impacto no risco do projeto por meio da Teoria das Opções Reais. O primeiro analisa os níveis de garantia de tráfego nos projetos, limitando a exposição do governo e mantendo os benefícios para o investidor privado. O segundo estudo aborda os potenciais passivos contingentes do governo causados pelas garantias de tráfego e, para isso, analisa o caso do projeto do sistema Ponte Salvador-Itaparica, discutindo-se os relatórios governamentais publicamente disponíveis do projeto com nossos resultados. O último estudo desenha um mecanismo de garantia de tráfego adequado para contratos de Projetos Rodoviários, sendo proposto um modelo para determinar o nível ótimo de garantia de tráfego que crie condições favoráveis para o desenvolvimento dos projetos. Esta Tese contribui para uma melhor compreensão dos mecanismos de garantia para os parceiros privados e a importância de precificar adequadamente os passivos contingentes do governo em projetos rodoviários, revelando que um mecanismo de garantia bem projetado pode minimizar os passivos contingentes do governo e fornecer garantias adequadas aos parceiros privados. Além disso, também fornece uma metodologia que auxilia os formuladores de políticas na elaboração de PPPs em projetos rodoviários e na compreensão dos custos fiscais envolvidos. / [en] Public-Private Partnerships (PPPs) are used by governments to develop road projects that, generally, require high investments. However, uncertainty about future traffic levels represents the main cause of road project failures, which can be mitigated through government traffic guarantees and make them more attractive to private investors. These guarantees place a financial burden on the government s budget that can significantly influence the deficit and, thus, the government s risk and opportunities. This thesis carried out three different studies that address the importance of guarantees in road public-private partnership contracts by properly estimating these guarantees and their impact on project risk through Real Options Theory (ROT). The first analyzes the government traffic guarantee levels in the projects, limiting government exposure, and maintaining the benefits for the private investor. Then, the second studies focus on the potential government s contingent liabilities caused by traffic guarantees and, for this, is analyzed the case of the Salvador–Itaparica Bridge system project and discusses the publicly available government reports on the project with our results. The last study cares about designing an adequate traffic guarantee mechanism for PPP contracts in Road Projects and, for this, we propose a model to determine the traffic guarantee s optimal level that creates favorable conditions for the development of the projects. This Thesis contributes to a better understanding of guarantee mechanisms for private partners and the importance of adequately pricing the contingent government liabilities in infrastructure projects, revealing that a properly designed guarantee mechanism can minimize the government s contingent liabilities and provides adequate guarantees to the private partners. Moreover, also provides a methodology that assists policymakers in designing infrastructure PPP projects and understanding the contingent claims and fiscal costs involved.

[pt] A complementaridade entre os perfis de geração renovável tem sido amplamente explorada na literatura. No entanto, as estruturas regulatórias eeconômicas para usinas híbridas de energia apresentam desafios e oportunidades interessantes para investidores, reguladores e planejadores. Focando nomercado de energia brasileiro, este artigo propõe um cálculo unificado e isonômico de Garantia Física (GF) para geradores renováveis não controláveis, quenos permite 1) generalizar o conceito de GF para unidades híbridas e 2) capturar as sinergias regulatórias e econômicas entre as fontes. Com base na GFnão discriminatória proposta para usinas híbridas de energia, a co-otimizaçãodas estratégias de contratação de energia no mercado de futuro e da rede, o Montante de Uso do Sistema de Transmissão (MUST), é estudada, e seus incentivos econômicos são demonstrados. A participação ótima de fontes renováveisque compõem a geração da usina híbrida também é considerada no modelo eanalisada em nossos estudos de caso. Com base em dados reais do mercadode energia brasileiro, quantificamos os benefícios das estruturas e modelos demercado propostos para uma unidade híbrida típica de eólico-solar. / [en] The complementarity between renewable generation profiles has been widely explored in literature. Notwithstanding, the regulatory and economic frameworks for hybrid power plants add interesting challenges and opportunities for investors, regulators, and planners. Focusing on the Brazilian power market, this paper proposes a unified and isonomic firm energy certificate (FEC) calculation for non-controllable renewable generators, which allows us to 1) generalize the FEC concept for hybrid units and 2) capture the regulatory and economic synergies between sources. Based on the non-discriminatory FEC proposed for hybrid power plants, the co-optimization of both forward-market and network-access contracting strategies is studied, and its economic incentives are demonstrated. The optimal share of renewable sources composing the hybrid power plant is also considered in the model and analyzed in our case studies. Based on real data from the Brazilian power market, we quantify the benefits of the proposed market structures and model for a typical wind–solar hybrid unit.