[pt] Empregamos simulações numéricas para calcular a forma da interface que separa uma gota de fluido não magnético cercada por um ferrofluido confinado em uma célula de Hele-Shaw. O sistema está sujeito a um campo magnético azimutal gerado por um fio condutor de corrente. O campo azimutal tem um efeito desestabilizador na interface e puxa o ferrofluido radialmente para dentro. Por outro lado, a tensão superficial tende a estabilizar as deformações da interface. O comportamento dinâmico e as formas morfológicas resultantes também são influenciados pelas viscosidades de ambos os fluidos e pela suscetibilidade magnética do ferrofluido. No presente trabalho, empregamos um método preciso de integrais de contorno baseado no formalismo de vortex sheet para examinar a dinâmica não linear e determinar essas deformações interfaciais. Analisamos como a interação entre efeitos magnéticos, de tensão superficial e de viscosidade afeta a morfologia da interface. Isso é capturado variando os parâmetros adimensionais que controlam o escoamento. São eles: a susceptibilidade magnética do material magnético, o contraste de viscosidade entre a gota não magnética e o ferrofluido e a tensão superficial efetiva, que pondera efeitos da tensão superficial com a intensidade do campo aplicado. Comparamos casos particulares de nossas simulações não lineares com previsões teóricas de uma análise perturbativa de modos acoplados que retém termos lineares e fracamente não lineares. A concordância entre as duas abordagens para tempos curtos corrobora a validação do método numérico e indica a validade e algumas limitações da abordagem aproximada / [en] We employ numerical simulations to calculate the shape of the interface separating a nonmagnetic fluid droplet surrounded by a ferrofluid confined in a Hele-Shaw cell. The system is subjected to an azimuthal magnetic field generated by a current-carrying wire passing through the center of the nonmagnetic droplet, perpendicularly to the Hele-Shaw plane. The azimuthal field has a destabilizing effect on the interface and pulls the ferrofluid radially inwards. On the other hand, surface tension tends to stabilize interface deformations. The resulting dynamic behavior and morphological shapes are also influenced by the viscosities of both fluids and the magnetic susceptibility of the ferrofluid. In the current work, we employ an accurate boundary integral method based on the vortex-sheet formalism to examine the nonlinear dynamics and determine these interfacial deformations. We analyze how the interaction between magnetic, surface tension and viscosity effects affects the interface morphology. This is captured by varying the dimensionless parameters that control the flow. They are the magnetic susceptibility of the magnetic material, the viscosity contrast between the non-magnetic droplet and the ferrofluid, and the effective surface tension, which balances the effects of surface tension with the intensity of the applied field. We compare particular cases from our nonlinear simulations with theoretical predictions from a modecoupling perturbative analysis that retains linear and weakly nonlinear terms. The correspondence between the two approaches for short times corroborates the validation of the numerical method and indicates the validity and some limitations of the approximate approach.

[pt] A injeção de água é o método mais comum para manter a pressão e melhorar a recuperação de óleo contido em um reservatório. A eficiência de recuperação de óleo no caso de óleos pesados é limitada pela alta razão de mobilidade entre o fluido deslocante e o fluido deslocado. Como a sede mundial por energia aumenta todo ano, enquanto o fluxo de petróleo dos campos petrolíferos conhecidos juntamente com a descoberta de novos reservatórios declina a uma velocidade considerável, torna-se indispensável utilizar métodos mais efetivos para extrair o petróleo dos reservatórios conhecidos. Diferentes métodos de recuperação avançada de óleo são desenvolvidos em busca de alternativas. A injeção de dispersões, em particular a injeção de emulsões óleoem- água, como um agente de controle de mobilidade do fluido injetado tem sido testada e estudada com relativo sucesso. Porem esta técnica ainda não é totalmente desenvolvida ou compreendida. O uso efetivo de injeção de emulsões como uma alternativa para a recuperação de petróleo requer uma completa análise dos diferentes regimes de fluxo de emulsões dentro do espaço poroso de um reservatório. Se o tamanho de gota da fase dispersa for da mesma ordem de magnitude do tamanho de poro, as gotículas podem se aglomerar e bloquear parcialmente o escoamento através do espaço poroso, controlando assim a mobilidade do fluido deslocante, obtendo assim um deslocamento mais uniforme e um aumento no fator de recuperação. Este trabalho tem como objetivo principal o estudo do processo de deslocamento de óleo em um meio poroso por injeção de água e emulsões óleo-in-água. Diferentes experimentos foram realizados para análise de diferentes aspectos do problema, incluindo a injeção alternada de água e emulsão óleo-em-água a diferentes vazões, injeção alternada de água e emulsão em meios com diferentes permeabilidades conectados paralelamente e visualização do escoamento através de um meio poroso transparente formado por esferas de vidro não consolidadas. Um modelo do escoamento de emulsão foi considerado através da modificação da curva de permeabilidade relativa da fase aquosa, que é escrita como função não só da saturação, mas também da concentração de gotas de emulsão e do número de capilaridade local. O processo de deslocamento de óleo através de injeção alternada água-emulsão foi também estudado numericamente através de um código desenvolvido em Matlab utilizando o modelo TPFA (Two Flux Approximation) and IMPES (IMplicit Pressure and Explicit Pressure Saturation). / [en] Water injection is a common method to maintain reservoir pressure and improve oil recovery. The efficiency of oil recovery in the case of heavy oils is limited by the high mobility ratio between the injected water and oil. As the world thirst for energy is increasing every year while oil production from known oil reservoirs together with the discovery of new oil reservoirs deplete at considerable rate, it becomes indispensable to use more effective methods to produce oil from known reservoirs. The injection of dispersions, in particular of oil-in-water emulsions, as an agent of mobility control of injected fluid has been tested and studied with relative success. However this technique is not completely developed and understood. The effective use of emulsion injection as an alternative for oil recovery needs a complete analysis of different regimes of emulsion flow through the pore space of a reservoir. If the drop size of the dispersed phase is of the same order of magnitude of the pore size or lager, the drops can agglomerate and partially block the flow through the pores, thus controlling the displacing fluid mobility, getting a more uniform displacing front and an increase in the oil recovery factor. The main goal of this work is the study of oil displacement process through a porous media by water and oil-in-water emulsion injection. Different experiments were carried out for analysis of different aspects of the problem, including the alternating injection of water and oil-in-water emulsion at different flow rates, through cores with different permeabilities connected in parallel, and visualization of flow through a transparent non consolidated porous media, formed by glass beads. A model of emulsion flow was considered by modifying the relative permeability curve of the aqueous phase, which is written as a function not only of the aqueous phase saturation, but also as a function of the emulsion drop concentration and local capillarity number. The process of oil displacement by alternated water-emulsion injection was also studied numerically by a code developed in Matlab using TPFA (Two Flux Approximation) and IMPES (IMplicit Pressure and Explicit Pressure Saturation) methods.

[pt] O presente trabalho apresenta evidências e visa confirmar as tendências gerais de que reparos feitos de materiais compósitos podem ser utilizados para restaurar completamente a integridade estrutural, desconsiderando efeitos de tempo, de segmentos de dutos que apresentam anomalias (defeitos) de perda de metal em sua superfície externa, causados por corrosão ou erosão. Sete espécimes tubulares de API 5L Gr. B e dez espécimes tubulares de API 5L X65 foram testados até a ruptura por meio de testes hidrostáticos monotônicos, com diâmetro externo nominal de 323,9 mm e espessura nominal de 8,38 mm. Duas amostras testadas não tinham defeitos. Seis espécimes apresentavam defeitos e não foram reparados. Nove espécimes apresentavam defeitos e foram reparados usando três sistemas de reparo de compósito diferentes. Os defeitos continham profundidades variando entre 40 por cento, 55 por cento e 70 por cento da espessura do tubo. Os reparos foram baseados em compósitos de epóxi e fibra de carbono, epóxi e fibra de vidro, e poliuretano e fibra de vidro. (FREIRE, VIEIRA, et al., 2019) Para a constatação dos resultados experimentais foram implementadas metodologias analíticas e numéricas. O método analítico utiliza equações normativas semiempíricas (ISO 24817) e da teoria de reparos para dutos (Equação de Equilíbrio). A avaliação numérica consiste no método de elementos finitos para modelagem do problema através do software ANSYS (marca registrada). Os sistemas de reparo dos três fornecedores mostraram ser eficazes e que reparos de compósitos podem restaurar completamente a integridade estrutural de dutos com defeito externo, desconsiderando efeitos de tempo, conforme o Fator de Resistência Remanescente (RSF) calculado. Os resultados dos testes mostraram que métodos analíticos e numéricos podem ser usados para compreensão do comportamento mecânico do problema. / [en] The present work presents evidence and aims to confirm general trends that repairs made of composite materials can be used to completely restore the structural integrity, disregarding the effects of aging, of pipeline segments that show anomalies (defects) in metal loss on their external surface, as a result by corrosion or erosion. Seven tubular specimens of API 5L Gr. B and ten tubular specimens of API 5L X65 were tested to rupture using monotonic hydrostatic tests, with a nominal external diameter of 323.9 mm and a nominal thickness of 8.38 mm. Two samples tested had no defects. Six specimens were defective and were not repaired. Nine specimens were defective and were repaired using three different composite repair systems. The defects contained depths ranging from 40 percent, 55 percent and 70 percent of the tube thickness. The repair systems were based on composites of epoxy and carbon fiber, epoxy and fiberglass, and polyurethane and fiberglass. (FREIRE, VIEIRA, et al., 2019) To verify the experimental results, analytical and numerical methodologies were implemented. The analytical method uses semi-empirical normative equations (ISO 24817 and ASME PCC-2) and repair theory for pipelines (Equilibrium Equation). Numerical evaluation consists of the finite element method for modeling the problem using ANSYS (trademark) software. The repair systems of the three suppliers proved to be effective according to the Remaining Resistance Factor (RSF) calculated, disregarding the effect of aging. The test results showed that analytical and numerical methods can be used to understand the mechanical behavior of the problem and that composite repairs can completely restore the structural integrity of pipelines with a loss in external wall thickness, avoiding production downtime and reducing the risk of accidents.

[pt] O uso de Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) na ajuda humanitária tem sido proposto por pesquisadores para localizar vítimas em áreas afetadas por desastres. A urgência desse tipo de operação é encontrar pessoas afetadas o mais rápido possível, o que significa que determinar a roteirização ótima para os VANTs é muito importante para salvar vidas. Como os VANTs tem que percorrer toda a área afetada para encontrar vítimas, a operação de roteirização se torna equivalente a um problema de cobertura. Neste trabalho, uma metodologia para resolver o problema de cobertura é proposta, baseada na heurística do Processo de Decisão de Markov Parcialmente Observável (POMDP), onde as observações feitas pelos VANTs são consideradas. Essa heurística escolhe as ações baseando-se nas informações disponíveis, essas informações são as ações e observações anteriores. A formulação da roteirização do VANT é baseada na ideia de dar prioridades mais altas às áreas mais propensas a terem vítimas. Para aplicar esta técnica em casos reais, foi criada uma metodologia que consiste em quatro etapas. Primeiramente, o problema é modelado em relação à área afetada, tipo de drone que será utilizado, resolução da câmera, altura média do voo, ponto de partida ou decolagem, além do tamanho e prioridade dos estados. Em seguida, a fim de testar a eficiência do algoritmo através de simulações, grupos de vítimas são distribuídos pela área a ser sobrevoada. Então, o algoritmo é iniciado e o drone, a cada iteração, muda de estado de acordo com a heurística POMDP, até percorrer toda a área afetada. Por fim, a eficiência do algoritmo é testada através de quatro estatísticas: distância percorrida, tempo de operação, percentual de cobertura e tempo para encontrar grupos de vítimas. Essa metodologia foi aplicada em dois exemplos ilustrativos: um tornado em Xanxerê, no Brasil, que foi um desastre de início súbito em Abril de 2015, e em um campo de refugiados no Sudão do Sul, um desastre de início lento que começou em 2013. Depois de fazer simulações, foi demonstrado que a solução cobre toda a área afetada por desastres em um período de tempo razoável. A distância percorrida pelo VANT e a duração da operação, que dependem do número de estados, não tiveram um desvio padrão significativo entre as simulações, o que significa que, ainda que existam vários caminhos possíveis devido ao empate das prioridades, o algoritmo tem resultados homogêneos. O tempo para encontrar grupos de vítimas, e portanto o sucesso da operação de resgate, depende da definição das prioridades dos estados, estabelecidas por um especialista. Caso as prioridades sejam mal definidas, o VANT começará a sobrevoar áreas sem vítimas, o que levará ao fracasso da operação de resgate, uma vez que o algoritmo não estará salvando vidas o mais rápido possível. Ainda foi feita uma comparação do algoritmo proposto com o método guloso. A princípio, esse método não cobriu 100 por cento da área afetada, o que tornou a comparação injusta. Para contornar esse problema, o algoritmo guloso foi forçado a percorrer 100 por cento da área afetada e os resultados mostram que o POMDP tem resultados melhores em relação ao tempo para salvar vítimas. Já em relação a distância percorrida e tempo de operação, os resultados são iguais ou melhores para o POMDP. Isso ocorre porque o algoritmo guloso tem o viés de otimizar distância percorrida e, logo, otimiza o tempo de operação. Já o POMDP tem como objetivo, nesta dissertação, salvar vidas e faz isso de forma dinâmica, atualizando sua distribuição de probabilidades a cada observação feita. O ineditismo desta metodologia é ressaltado no capítulo 3, onde mais de 139 trabalhos foram lidos e classificados com o intuito de mostrar quais são as aplicações que drones em logística humanitária, como o POMDP é usado em drones e como a técnica de simulação é utilizada em logística humanitária. Apenas um artigo propõe o uso de POMDP em operações de resgate com drones mas não aplica a técnica a casos reais. Pesquisas futuras podem aplicar a metodologia em desastres em áreas maiores, o que tornará necessário o uso de mais de um drone, pois a autonomia passará a ser uma restrição em termos de distância percorrida e tempo de operação. Outra sugestão é a aplicação da metodologia proposta em casos reais já que os pequenos VANTs são programáveis. Nesse caso, o experimento deve ocorrer em terrenos privados ou em áreas militares, para atender aos requisitos legais. / [en] The use of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) in humanitarian relief has been proposed by researchers for searching victims in disaster affected areas. The urgency of this type of operation is to find the affected people as soon as possible, which means that determining the optimal flight path for UAVs is very important to save lifes. Since the UAVs have to search through the entire affected area to find victims, the path planning operation becomes equivalent to an area coverage problem. In this study, a methodology to solve the coverage problem is proposed, based on a Partially Observable Markov Decision Processes (POMDP) heuristic, which considers the observations made from UAVs. The formulation of the UAV path planning is based on the idea of assigning higher priorities to the areas which are more likely to contain victims. The methodology was applied in two illustrative examples: a tornado in Xanxerê, Brazil, which was a rapid-onset disaster in April 2015 and a refugee s camp in South Sudan, a slow-onset disaster that started in 2013. After simulations, it is demonstrated that this solution achieves full coverage of disaster affected areas in a reasonable time span. The traveled distance and the operation s durations, which are dependent on the number of states, did not have a significative standard deviation between the simulations. It means that even if there were many possible paths, due to the tied priorities, the algorithm has homogeneous results. The time to find groups of victims, and so the success of the search and rescue operation, depends on the specialist s definition of states priorities. A comparison with a greedy algorithm showed that POMDP is faster to find victims while greedy s performance focuses on minimizing the traveled distance. Future research indicates a practical application of the methodology proposed.

[pt] O presente estudo aborda o planejamento operacional de lavra de minério de ferro com alocação dinâmica de caminhões, em um complexo de minas, no Estado do Pará. O objetivo é balancear as taxas de utilização dos recursos logísticos utilizados em operações de extração e transporte de minério de ferro, considerando aumento ou diminuição em suas unidades de uso. Inicialmente, é feita uma revisão da literatura que apresenta como a logística e seus componentes de desempenho se associam a produção de minério de ferro no estado, identificando as principais incertezas dos processos logísticos considerados, além de apresentar o problema operacional de lavra com alocação dinâmica de caminhões e técnicas de simulação e de otimização individualmente, ressaltando seu melhor desempenho em conjunto. Esta revisão respalda a fase de aplicação da Simulação-Otimização, que ocorre em um sistema dinâmico, estocástico e de eventos discretos. A análise consistiu no diagnóstico do sistema produtivo, avaliação dos relacionamentos entre os processos envolvidos, construção de um modelo de simulação a partir dos dados coletados e otimização, verificando-se seus outputs como origem dos cenários a serem propostos na nova simulação, para avaliar as potenciais modificações na utilização dos recursos. A Simulação- Otimização foi executada utilizando-se o pacote de simulação ProModel, que inclui um software de Otimização baseado em Algoritmos Genéticos, o SimRunner. Como resultado, o modelo de Simulação-Otimização foi construído para apoiar decisões estratégicas e operacionais da empresa em estudo, apresentando resultados satisfatórios para o balanceamento das taxas de utilização dos recursos logísticos envolvidos na operação. / [en] The present study highlights the operational mining planning of iron ore with dynamic allocation of trucks in a mining complex in the State of Pará. The goal is to balance the utilization rates of logistical resources used in mining operations and transportation of iron ore, considering the increase or decrease of the number of resources in use. Initially, a literature review presents how the logistics and its performance components are associated with the iron ore production in the State of Pará, identifying uncertainties on key logistics processes, also presenting the operational mining planning with dynamic allocation of trucks and techniques of simulation and optimization individually, highlighting the best setting when considered together. This review endorses the implementation of the Simulation-Optimization phase, which occurs in a dynamic, stochastic and discrete events system. The analysis consisted in the diagnosis of the production system, the evaluation of the relationships between the logistics processes involved, the construction of a simulation model based on the collected data and optimization, verifying their outputs as the source for the scenarios to be proposed in the new simulation to evaluate the potential changes in resource utilization. The Simulation-Optimization was performed using the ProModel simulation package, which includes an optimization software based on Genetic Algorithms, the SimRunner. As a result, the Simulation-Optimization model was built to support strategic and operational decisions of the studied company, presenting satisfactory results to balance the utilization rates of all logistical resources involved in the operation.

[pt] Foram utilizados dois sistemas de aço API 5L X80, Nb-Cr e Nb-Cr-Mo, para obter as diferentes regiões da ZTA pertencentes a uma soldagem multipasse. Estas regiões são denominadas de: região de grãos grosseiros inalterados (RGGI), região de grãos refinados reaquecidos supercriticamente (RGRRS), região de grãos grosseiros reaquecidos intercriticamente (RGGRI), região de grãos grosseiros reaquecidos subcriticamente (RGGRS). Estas regiões foram obtidas para dois aportes de calor (1,2 e 2,5 kJ/mm) e a RGGRI por ser considerada a região onde poderiam ser formadas zonas frágeis localizadas (ZFL) foram utilizados também aportes de calor de 3,0 e 4,0 kJ/mm. Cada uma das regiões obtidas pela simulação física foi submetida a ensaios mecânicos de impacto Charpy e dureza, assim como a análises metalográficos por microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Foi possível observar que as microestruturas pertencentes a uma ZTA simulada obtidas com o equipamento (GleebleR3800) se mostram compatíveis com aquelas pertencentes a uma soldagem real. Este resultado comprova que as velocidades de resfriamento obtidas pela simulação foram similares àquelas da soldagem real. A adição de Mo ao sistema Nb-Cr-Mo não promoveu mudanças significativas tanto a nível microestrutural, observado por MO e MEV, como em termos de propriedades mecânicas. / [en] Two API 5L steels grade X80 of the systems Nb-Cr and Nb-Cr-Mo, were submitted to physical simulation in order to obtain different regions of the HAZ similar to those of a multipass welding, the coarse grained heat affected zone (CGHAZ), supercritically coarse grained heat affected zone (SCCGHAZ), intercritically coarse grained heat affected zone (ICCGHAZ), subcritically coarse grained heat affected zone (SCGHAZ). The welding simulation was carried out on a Gleeble R 3800 considering two thermal cycles and different heat inputs 1.2, 2.5, 3.0 and 4,0 kJ/mm, typical of a girth weld. All HAZ zones were simulated only for 1.2 and 2.5kJ/mm. Since the ICCGHAZ is the probable weak link where a local brittle zone (LBZ) can occur, this region was simulated for all heat inputs studied. All simulated regions were subjected to traditional mechanical tests such as impact Charpy-V at -40 and -60C and microhardness Hv1kg. Metallographic analysis by optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) and fractography were also performed. The microstructures obtained for the different regions of the HAZ, by simulation were close to those of a real welding, however, the cooling rates obtained by simulation were slower than that obtained in a real welding. The mechanical properties and microstructure of the different regions of the HAZ for the systems NbCr and NbCrMo indicate that the microstructural and mechanical behavior of the intercritical region (ICCGHAZ) was considered to be similar to a local brittle zone (LBZ) for all conditions studied.

[pt] O presente trabalho trata da caracterização e simulação de compressores alternativos dos tipos automotivo, hermético e semi-hermético, motivado pela necessidade de estudo de novos refrigerantes, com menor impacto ambiental, isto é, sem potencial de destruição da camada de ozônio e baixo potencial de efeito estufa. O estudo apresenta uma metodologia para a modelagem, mediante a qual, dependendo do tipo de compressor, este é dividido nos seguintes volumes de controle: mufla de sucção, câmara de sucção, cilindro de compressão, câmara de descarga, linha de descarga, motor elétrico, carcaça do compressor, massa metálica interna e gás escoando no interior da carcaça. Equações fundamentais de conservação, de troca de calor, de queda de pressão e de propriedades termofísicas do refrigerante são aplicadas a cada volume de controle. Buscando o desenvolvimento de modelos simples, porem, ainda capazes de identificar o desempenho do compressor operando com diferentes refrigerantes, optou-se pelo desenvolvimento de modelos semi-empíricos, determinando-se coeficientes empíricos, característicos do compressor e independentes do refrigerante ou das condições de operação. Foram efetuados ensaios calorimétricos normalizados em duas instalações laboratoriais existentes para os compressores hermético e semihermético. Para o compressor hermético foi utilizado o HFC-134a como referência e foram testados os refrigerantes HFO-1234yf e HFO-1234ze(E) e a mistura HDR-17. Para o compressor semi-hermético foi utilizada uma instalação de refrigeração comercial instrumentada do tipo ar-ar, operando com a mistura R404A (referência), tendo sido testados oito novos fluidos. Para o compressor automotivo foram utilizados dados experimentais do refrigerante HFO-1234yf, existentes na literatura. A caracterização dos compressores alternativos foi bem sucedida na medida em que os parâmetros empíricos determinados a partir de diferentes refrigerantes mostraram-se com valores suficientemente próximos. Nos testes experimentais foram identificados fluidos refrigerantes com desempenho maior e baixo potencial de aquecimento global. Atingiu-se, com a modelagem, o desenvolvimento de uma ferramenta computacional capaz de predizer as condições de operação de compressores alternativos operando com novos refrigerantes, a partir do modelo baseado em parâmetros empíricos obtidos de testes experimentais com refrigerantes convencionais, de fácil obtenção. O método de gradiente reduzido generalizado (GRG) foi utilizado na solução do sistema de equações não lineares, para a caracterização dos compressores alternativos. O modelo de simulação foi desenvolvido na linguagem Fortran. As propriedades termodinâmicas dos fluidos refrigerantes foram obtidas pelo pacote computacional REFPROP (NIST Standard Reference Database 23, Version 8.0). Os valores previstos pela simulação apresentaram boa concordância com os resultados experimentais. / [en] This work shows a methodology for calculating the characteristic parameters of an open, a hermetic and a semi-hermetic reciprocating compressor. This study was motivated by the need to study new refrigerants with lower environmental impact with reduced global warming potential and zero ozone depletion potential. The compressor is divided in control volumes: suction muffler, suction chamber, compressor cylinder, discharge chamber, discharge line, electric motor, flowing gas through the compressor, compressor shell and inner metallic mass. Fundamental equations of conservation, heat exchange, pressure drop and thermophysical properties of the refrigerant are applied to each control volume. A semi-empirical model and standard calorimetric tests are used to obtain empirical parameters independents of refrigerant and operating conditions. For the hermetic compressor was used as reference the refrigerant HFC-134a and tested refrigerants HFO-1234yf, HFO-1234ze(E) and a mixture HDR-17. For the semihermetic compressor, an instrumented commercial refrigeration system operating with the mixture R404A was used as reference. In this system eight new fluids have been tested. For the automotive compressor experimental data from refrigerant HFO-1234yf obtained from literature were used. The characterization of the reciprocating compressors has been successful because the empirical parameters determined from different refrigerants proved to have sufficiently close values. A computational tool, able to predict the operating conditions of reciprocating compressors (open automotive, hermetic and semihermetic), working with new and untested refrigerants, was developed from the simulation models. The generalized reduced gradient (GRG) method was implemented in order to obtain a numerical solution for the characteristic parameters and the simulation computer program was developed in FORTRAN. Refrigerant properties were calculated using the software REFPROP version 8.0, developed by NIST, U.S.A.

[pt] O objetivos desta dissertação é fazer uma análise de investimentos usando a teoria das Opções Reais de uma planta GTL. Está análise é a mais indicada, pois se verificam várias flexibilidades nesta planta em relação aos inputs (pode ser usado mais de um produto como matéria- prima) e em relação aos outputs (existem várias combinações possíveis de produção). Torna-se de grande importância neste caso saber calcular o valor destas opções e verificar se vale a pena ou não a construção de uma planta que possa usar como matéria prima mais de um produto e/ou que possa produzir mais de uma possível combinação de produção. A construção de uma planta que possua a possibilidade de trocar de insumo e/ou trocar a combinação de produção só será viável caso o valor criado pela flexibilidade seja maior do que o custo necessário para implementá-la (investimento adicional e custos operacionais extras). Sendo assim, o objetivo desta dissertação é calcular até quanto a Petrobras estaria disposta a pagar para ter uma planta que possua a opção de swicth use dos inputs e/ou outputs, o valor que ela teria que investir para usufruir desta flexibilidade, e através da diferença entre estes valores verificar se vale a pena ou não a construção da planta com flexibilidade de input e/ou output. / [en] The objective of this dissertation is to do a analysis of investiment using the real option theory for the plant GTL. This analysis is the best because there are many flexibilities in this plant in relation the inputs (the plant can operate with several inputs) and in relation the outputs (there are many possible combination of production). In this case is very important to know how to calculate the value of these options and to verify if it is worthwhile or not the construction of a plant that could use two inputs and/or is able to procuce several possible combinations of production. The construction of the plant that change the input abd /or can changer the production combination is viable if the value created by flexibility is large than the necessary cost to implement its (additional investiment and extra operational costs). So, the objective of this dissertation is to calculate until hen Petrobras would be avaible to pay in order to have a plant that has the option of swicth use of inputs and/or outputs, the value it would have to invest to use this flexibility, and through the difference between these values verify if is worthwhile or not the construction of the plant with the flexibility of input and/or output.

[pt] A recente entrada em vigor do Protocolo de Quioto e as pesadas multas impostas às empresas européias que não conseguirem reduzir as suas emissões de CO2, fazem do mercado de carbono uma realidade na América Latina. O Brasil se destaca como um dos países de maior potencial para exportar créditos de carbono no mundo, em grande parte, devido ao seu potencial para produzir energia elétrica a partir de fontes renováveis. Entretanto, a real atratividade desse negócio ainda é desconhecida no âmbito do setor elétrico brasileiro, tanto pela dificuldade encontrada para se estimar a sua produção efetiva de créditos de carbono, quanto pelo não reconhecimento das flexibilidades gerenciais embutidas neste mercado. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho é desenvolver um arcabouço metodológico capaz de determinar o valor incremental do mercado de carbono nos projetos de geração de energia elétrica em sistemas hidrotérmicos interligados, tal como o sistema brasileiro. Para tanto as metodologias ACM0002 [1] e AMS-I.D [2], ambas aprovadas pelo Comitê Executivo do Protocolo de Quioto, serão empregadas no cálculo da linha de base desses projetos. Além disso, uma vez que o preço do crédito de carbono pode ser considerado uma variável aleatória, a Teoria das Opções Reais será utilizada para avaliar as flexibilidades gerenciais embutidas no negócio. A opção considerada é avaliada pelos métodos Binomial, dos Mínimos Quadrados, e de Grant, Vora & Weeks. Os processos estocásticos Geométrico Browniano e de Difusão com Saltos são utilizados para modelar o preço do crédito de carbono. / [en] The recent ratification of the Kyoto Protocol and the heavy penalties imposed on the European firms not reducing their Greenhouse Gas emissions, make the Carbon Market a real asset for Latin America. In this context, Brazil appears as one of the biggest producers of Certified Emissions Reductions, mostly because of its potential to generate electricity power from renewable sources. Unfortunately, the real attractivity of this business is still unknown in the Brazilian Electric Sector, mainly because of the difficulties in estimating the future production level of the emission reductions and because of the existence of some managerial flexibilities that usually are note recognized in this market. In this context, the main objective of this work is to develop a methodology to evaluate the incremental payoff of the carbon market on electricity generation projects of interconnected hydrothermal systems, such as the Brazilian System. The methodologies ACM0002 [1] and AMS-I.D [2], both approved by the Kyoto Protocol Executive Board, will be used to determine the baseline of these projects. Besides that, considering that the carbon price is a random variable, the Real Option Approach will be used to evaluate the embedded managerial flexibilities on this business. The considered real option may be evaluate by using the binomial tree, least square Monte Carlo and the Grant, Vora & Weeks methods. Both the Geometric Brownian Motion and the Jump Diffusion processes will be used to model the price of the emission reductions.

[pt] Na exploração e produção de petróleo em águas profundas e ultraprofundas, um dos problemas mais freqüentes é a contenção da fragmentação do reservatório durante a produção do óleo, quando o mesmo é proveniente de arenitos inconsolidados, facilmente encontrados na Bacia de Campos e demais fronteiras Offshore ao longo da costa Brasileira. O ingresso do material particulado do reservatório na coluna produtora irá criar problemas de erosão e deposição nas tubulações e demais equipamentos de superfície. Para evitar estes problemas, atualmente está sendo empregada de forma intensiva a técnica de contenção de areia chamada de Gravel Packing em poço aberto (OHGP - Open Hole Gravel Packing). Dadas as condições críticas encontradas quando se perfura em águas profundas e ultra-profundas, tais como baixo gradiente de fratura das formações, aliado à necessidade de se perfurar poços com trechos horizontais cada vez mais extensos, é imperativo que se faça o deslocamento do Gravel- pack com precisão operacional suficiente para garantir o sucesso da tarefa. Como a tecnologia para a perfuração e completação de poços horizontais extensos (trechos acima de 600m) foi desenvolvida a poucos anos atrás, somente recentemente, foi notado que tais trechos horizontais acarretam em um problema para o escoamento, ou seja, nestes poços não se tem um perfil homogêneo de produção, levando a uma drenagem não uniforme do reservatório e a uma baixa eficiência de recuperação. Isto sem contar a chegada antecipada da água injetada e a formação de cones de água e gás. Portanto, dispositivos para a equalização do escoamento da produção estão sendo desenvolvidos, através de projetos de pesquisa em diversos lugares. Telas de Gravel-pack dotadas de uma furação não-uniforme no seu tubo base consiste em uma destas novas tecnologias. O foco desta dissertação será apresentar o desenvolvimento do modelo matemático aplicado para o cálculo da vazão nos furos e para a checagem da melhor disposição dos mesmos, nos tubos base das telas de Gravel-pack. Tal furação deverá ter a capacidade de uniformizar o fluxo do óleo produzido ao longo do trecho de poço aberto horizontal, provendo uma melhor drenagem do reservatório, garantindo o deslocamento do Gravel-pack sem que a sobrepressão gerada, durante a operação, devido a baixa concentração de furos do tubo base (junto ao calcanhar do poço), frature a formação produtora e, ao mesmo tempo, garantindo o deslocamento através de ondas alfa e beta sem que, a concentração excessiva de furos (junto ao dedão do poço), leve ao embuchamento prematuro. Os resultados obtidos são validados através de um trabalho experimental de simulações físicas em escala próxima à real. / [en] One of the most common problems in deep and ultradeep water explorations are the sand control during production time, even in unconsolidated sandstones reservoirs, easily found in Campos Basin and others Offshore frontiers along the Brazilian coast. The reservoir particles entrance in the production pipe may create erosion inside the column and deposition problems in the surface and subsurface equipments. In order to avoid all of these problems Open Hole Gravel-Packing (OHGP) is the most applied sand control technique in such scenarios. Due to the critical conditions found in deep and ultradeep waters such as low fracture gradient, ally long horizontal section requirements, is imperative that the Gravel-Packing operation be done with accuracy. Since the long horizontal wells technology it was developed few years ago, only recently has been noted that such wells brings other flow problem, that is: the wells delivery a non-uniform production profile, that leads to a non-uniform reservoir drainage as well as a low recovery efficiency. This phenomenon is also related to the early breakthrough of water and to water and gas conning problems. Therefore, flow equalization devices are being developed, through research projects, for several teams. Gravel-Pack screens with an unevenly holes pattern perforated in the base-pipe consist in one of these new solutions. The main focus of this work consist in present the mathematical model development applied to the flow rate calculus in the holes and the checking of the best hole pattern in the base- pipe. Such pattern should have the capacity to promote the production profile equality, providing the best reservoir drainage, guaranteeing the total Gravel-Package without the overpressure created, during the operation, due to the few concentration of base-pipe holes (close to the heel), may cause the formation fracture and, at same time, guaranteeing the displacement through alfa/beta waves without, the excessive holes concentration (close to the toe), lead to premature screen-out. The computational results obtained are validated through an experimental work by physical simulations.