[pt] Gás Natural Liquefeito (GNL) vem sendo transportado desde 1959 em navios metaneiros, elos essenciais na movimentação do GNL entre as locações de produção e consumo. Este trabalho apresenta modelagens para: (i) mecânica do derrame e espalhamento de fluido criogênico no mar, decorrente de punção no casco desses vasos, e (ii) subsequente incêndio de difusão turbulenta. A revisão bibliográfica contempou seis décadas, e não foram encontradas evidências de que os temas, espalhamento criogênico e incêndio da poça com difusão turbulenta, tivessem sido tratados em único trabalho. Essa lacuna foi identificada, e os assuntos foram acoplados de forma inédita e implementados em dois códigos computacionais. O derrame/espalhamento é modelado com formulação integral conservativa, tendo como parâmetros a área do rasgo, área máxima da poça derramada e tempos de descarga e vaporização do criogênico no mar. O escoamento foi modelado com rasgos de 1 a 100 m(2) coerentes com a indústria de GNL, formando poças semicirculares. A modelagem da pluma térmica contempla poças circulares entre 10 e 500 m de diâmetro, bem como zonas de combustão e intermitência da pluma térmica. Provê esquema consistente e robusto para o desenvolvimento de parâmetros adimensionalizados de escala, possibilitando correlacionar e extrapolar o comprimento da pluma visível, com a inclinação e o arrasto da mesma, com o poder emissivo de sua superfície e a vazão mássica de vaporização do combustível criogênico na poça. Avalia também: (i) a variação axial do poder emissivo com a altura da pluma visível, (ii) a queima do combustível ao longo da zona luminosa (base do incêndio), e (iii) o transporte de radiação térmica emitida por gases cinza e partículas de fuligem na zona de combustão, considerando a emissão e absorção nas regiões oticamente fina e espessa da pluma térmica. / [en] Liquefied Natural Gas (LNG) has been carried since 1959 in methane carriers, which are the essential link in the movement of LNG between the locations of production and consumption. This thesis presents modeling to: (i) the fluid mechanics of spills/scattering at sea of a cryogenic fluid, due to puncture the hull of these vessels, and (ii) the subsequent burning of the pool by turbulent diffusion fire. The literature review contemplated six decades, and no evidence was found that the themes such as scattering of cryogenic pool followed by turbulent diffusion fires were treated in a single work. This gap was identified, and the subjects were connected in an unprecedented manner and implemented in two computer codes. The spill/scattering is modeled with conservative integral formulation, having as parameters the area of maximum pool poured on the sea and unloading and vaporization times of cryogenic. The flow was modeled with tears between 10 and 100 m(2), consistent with the LNG industry, forming semicircular pools. The modeling of the fire thermal plumes considers circular pools with diameters varying between 10 and 500 m, and combustion and intermittency zones of the thermal plume. Provides a consistent and robust scheme for the development of dimensionless scale parameters, allowing to correlate and extrapolate the length of the visible plume, with the its tilt and drag, its surface emissive power and with cryogenic fuel vaporization mass flow rate in the pool. It also evaluates: (i) the axial variation of emissive power with height of the visible plume, (ii) the burning of fuel along the luminous zone (the base of the fire), and (iii) the transport of thermal radiation emitted by gray gases and soot particles within the combustion zone, considering the emission and absorption in optically thin and thick regions of the thermal plume.

[pt] Esta dissertação apresenta dois estudos de caso de Plantas Industriais que atualmente utilizam Óleo Combustível e/ou Carvão como fontes de energia para seus processos. Dada a grande relevância destes combustíveis em seus custos de manufatura e seu caráter estratégico para a estabilidade das operações, torna-se extremamente pertinente a busca contínua por alternativas mais econômicas, com garantia de oferta no longo prazo e atendimento aos requisitos ambientais cada vez mais restritivos. Uma particularidade importante para as duas plantas é a sua localização em regiões brasileiras sem oferta de Gás Natural (GN) canalizado. Neste contexto, o Gás Natural Liquefeito (GNL) é a alternativa logística estudada neste trabalho para suprimento de GN para as plantas estudadas. Ainda não ocorrem no Brasil importações de GNL, entretanto a primeira descarga do combustível deve ocorrer em breve e pode passar a ser fonte regular de energia para diversos consumidores. Exatamente por ser tão recente enquanto alternativa de suprimento de energia para o mercado brasileiro, busca- se conhecer suas características logísticas e, considerando o valor de investimento necessário, avaliar a viabilidade econômica de sua implementação. / [en] This dissertation presents two case studies of Industrial Plants that currently use Fuel Oil and/or Coal as source of energy for its processes. Given the great importance of these fuels in the manufacturing costs and its strategic role to the stability of the operations, it is extremely relevant the continuous search for most economic alternatives, with long term supply security and alignment with more and more restrict environmental standards. An important particularity of these two plants is its location in Brazilian areas without availability of Natural Gas (NG) in pipelines. Therefore, the Liquefied Natural Gas (LNG) is the logistic alternative to supply the NG to the plants under analysis. Still Brazil does not import LNG, however the first unloading of this fuel shall happen very soon and may become a regular source of energy to many consumers. Exactly for being such a recent energy supply alternative to the Brazilian market, it is so important to understand its logistic and, considering the value of needed investments, evaluate its economic viability of implementation.