Submitted by Luciano Guimarães Alves (luciano_kouros@hotmail.com) on 2018-10-05T00:31:18Z No. of bitstreams: 1 Tese - Luciano Guimarães Alves - 02-10-18_Versão Final.pdf: 3679805 bytes, checksum: a7d506e1df21202b74acc947a1ce92bb (MD5) / Approved for entry into archive by Pamella Benevides Gonçalves null (pamella@feg.unesp.br) on 2018-10-05T18:42:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alves_lg_dr_guara.pdf: 3679805 bytes, checksum: a7d506e1df21202b74acc947a1ce92bb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-05T18:42:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alves_lg_dr_guara.pdf: 3679805 bytes, checksum: a7d506e1df21202b74acc947a1ce92bb (MD5) Previous issue date: 2018-08-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As indústrias queimam combustíveis para produzir energia térmica para um processo. Em alguns casos, uma fração dessa energia não é completamente utilizada. Com o intuito melhorar a eficiência do sistema, essa fração de energia térmica não utilizada pode ser usada para acionar um Sistema de Refrigeração por Absorção (SRA). Nas últimas décadas, o interesse em usar SRA aumentou consideravelmente por conta da possibilidade de se utilizar vapor, água quente e gases de exaustão de sistemas de potência. Além disso, melhorias tecnológicas permitiram uma melhor eficiência do SRA. Uma modelagem termodinâmica do SRA foi realizada para analisar o desempenho de uma máquina em termos energéticos e exergéticos para obter água gelada a 5, 7, 9, 11 e 15 oC com uma fonte de água quente a 80, 90, 100, 110, 120 e 130 oC . A primeira e segunda lei da termodinâmica, tabelas e equações das propriedades da solução aquosa de brometo de lítio e água foram utilizadas para modelar o ciclo e efetuar os cálculos. As hipóteses básicas consideradas foram regime permanente, água pura, bomba isentrópica e processos adiabáticos. Através da análise dos resultados, que essa metodologia pode ser aplicada para determinar o comportamento da variação do COP e eficiência exergética em função da temperatura da água quente que alimenta o gerador e da água gelada obtida no evaporador. Realizou-se análise energética e exergética em cada componente do sistema. Com base nesses dados, pode-se verificar que a faixa de temperatura de água quente que o SRA deve ser alimentado de modo a operar na maior eficiência energética e exergética é de 90 a 100 oC. Ao analisar a distribuição exergética nos componentes, nota-se que as maiores perdas de exergia estão no gerador e absorvedor. / Industries burn fuels to produce thermal energy for a process. In some cases, a fraction of this energy is not fully utilized. In order to improve the efficiency of the system, this waste of energy can be used to drive an Absorption Refrigeration System (ARS). On the last decades, the interest in using ARS increased considerably because of the possibility of using steam, hot water or exhaust gases from thermal engines. Furthermore, technological improvements increased efficiency of this cycle. A thermodynamic model of an ARS was developed to calculate the required energy to generate cold water at 5, 7, 9, 11 e 15 oC from a heat source at 80, 90, 100, 110, 120, 130 oC. First law of thermodynamic, tables and equations of property of aqueous solution of lithium bromide and water were used to model the cycle. The basic hypothesis considered was steady state, pure water, isentropic pump and adiabatic processes. Analysis of the results revealed that this methodology can be applied to study the relationship between COP and exergetic efficiency as a function of the inlet hot water temperature and outlet cold water . Energetic and exergetic analysis were performed for each component. The results show that the highest COP and exergetic efficiency were obtained for hotwater temperature range between 90 to 100 oC. The distribution in terms of exergy in main components were studied and revealed that the high losses of exergy occurred in evaporator and absorber / 1586376

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-02-03Bitstream added on 2014-06-13T19:31:34Z : No. of bitstreams: 1 santos_rr_me_botfca.pdf: 739634 bytes, checksum: 22dd4ee99538bf6df069fdde6891965e (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / O objetivo deste trabalho foi analisar do ponto de vista energético o agroecossistema milho, em sistema de plantio direto, localizado na área III do projeto de assentamento de trabalhadores rurais Pirituba II, no município de Itaberá/SP. A análise energética quantificou todas as operações realizadas, juntamente com suas exigências físicas (quilogramas, litros, horas, metro, hectare, alqueire etc), os insumos utilizados e os grãos produzidos, classificando-os em seus respectivos fluxos, a partir da definição das entradas e saídas de energia, traduzindo-os em equivalentes energéticos e determinando, assim, a matriz energética do agroecossistema. Os índices calóricos utilizados foram os de eficiência cultural e energia cultural líquida. Os resultados desta pesquisa demonstraram a dependência do sistema de fontes de energia industrial, provindas de fertilizantes (44,42%) e agrotóxicos (18,71%), e de energia fóssil do óleo diesel (28,06%). Os valores energéticos, referentes aos tipos de energia direta e indireta, apresentaram grandezas distintas, sendo que a energia indireta (65,60%) representou quase o dobro da energia direta (34,40%) utilizada no sistema, significando que as fontes energéticas utilizadas encontram-se pouco equilibradas. A 2 eficiência cultural encontrada foi de 14,39, apontando que para cada unidade calórica aplicada no agroecossistema o retorno foi de 13,39 unidades e a energia cultural líquida atingiu 115.388,28 MJ x ha-1. Num segundo momento, os dados obtidos foram comparados aos dados publicados por Bueno (2002), que realizou sua pesquisa neste mesmo agroecossistema, ano agrícola e área, porém em duas glebas diferentes que empregavam o sistema de plantio convencional. Na comparação entre os estudos, as entradas culturais de ambos os sistemas foram energeticamente muito semelhantes com 8.619,73 MJ x ha-1 (plantio direto)... / The aim of this work was to proceed, from the energetic point of view, an analysis of a corn agroecosystem, on the direct planting, located at Pirituba II rural workers placement project, Área III, city of Itaberá/SP. The energetic analysis mesured all operations, together with its fisical demands (kilograms, liters, hours, meters, surface measures, etc), the inputs and produced grains, classifying them within their respective flux, based on the definition of energy inputs and outputs, converting them into energetic equivalents and, so, determining the energetic matrix of de agroecosystem. The caloric index used were cultural efficiency and cultural liquid energy. The results showed the dependence of the studied systems on the chemical energy sources, from fertilizers (44,42%), agrotoxics (18,71%), and diesel (28,06%). The energetic values of the direct and indirect energy showed a very big difference between them: indirect energy (65,60%) represented almost twice the direct energy (34,40%) used on the system, what means that the energy sources used in the system are not balanced. The cultural efficiency found was 14,39, pointing that for every caloric unity applied on the agroecosystem, the return was of 13,39 units and cultural liquid energy got to 115.388,28 MJ x ha-1. Later on, obtained data was compared to already existing data in Bueno 4 (2002), who researched corn agroecosystem, in the same agriculture period, at the same area, in two different gleba, with conventional planting system. Comparing both studies, the cultural inputs of both systems were energeticaly almost the same: 8.619,73 MJ x ha-1 (direct planting), e 8.783,78 MJ x ha-1 (convencional planting). The outputs had very different results: 124.008,01 e 79.118,38 MJ x ha-1, respectively. So, we had much more cultural liquid energy on the studied system: 115.388,28 MJ x ha-1, compared... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Rodrigo Orefise Dentello null (rodrigodentello@gmail.com) on 2017-09-26T19:16:11Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de Mestrado Rodrigo Orefise Dentello.pdf: 3135657 bytes, checksum: b5e87e13e54b4ab1c494888ed13cc131 (MD5) / Rejected by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: No campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” foi informado que seria disponibilizado o texto completo porém no campo “Data para a disponibilização do texto completo” foi informado que o texto completo deverá ser disponibilizado apenas 6 meses após a defesa. Caso opte pela disponibilização do texto completo apenas 6 meses após a defesa selecione no campo “Versão a ser disponibilizada online imediatamente” a opção “Texto parcial”. Esta opção é utilizada caso você tenha planos de publicar seu trabalho em periódicos científicos ou em formato de livro, por exemplo e fará com que apenas as páginas pré-textuais, introdução, considerações e referências sejam disponibilizadas. Se optar por disponibilizar o texto completo de seu trabalho imediatamente selecione no campo “Data para a disponibilização do texto completo” a opção “Não se aplica (texto completo)”. Isso fará com que seu trabalho seja disponibilizado na íntegra no Repositório Institucional UNESP. Por favor, corrija esta informação realizando uma nova submissão. Agradecemos a compreensão. on 2017-09-28T13:17:05Z (GMT) / Submitted by Rodrigo Orefise Dentello null (rodrigodentello@gmail.com) on 2017-10-02T12:11:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de Mestrado Rodrigo Orefise Dentello.pdf: 3135657 bytes, checksum: b5e87e13e54b4ab1c494888ed13cc131 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-10-04T15:16:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dentello_ro_me_guara.pdf: 3135657 bytes, checksum: b5e87e13e54b4ab1c494888ed13cc131 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-04T15:16:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dentello_ro_me_guara.pdf: 3135657 bytes, checksum: b5e87e13e54b4ab1c494888ed13cc131 (MD5) Previous issue date: 2017-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O motor Stirling é um motor de combustão externa que opera com diferenças de temperaturas, produzindo trabalho mecânico e eletricidade. Esse tipo de motor opera em um ciclo fechado, que através do uso de uma fonte quente e uma fria, expande e comprime um fluido de trabalho (ar, hélio ou hidrogênio, dentre os mais comuns), fornecendo assim o movimento de um pistão. Pode operar com calor residual e também com a queima de qualquer tipo de combustível (gás natural, diesel, gasolina, etc). Essa tecnologia tem se destacado para o desenvolvimento de sistemas que operam com biocombustíveis (biogás e syngas) e com energias renováveis, como por exemplo, caso de uso de concentradores solares. Este trabalho tem como objetivo estudar as performances termodinâmica, econômica e ambiental de um sistema Stirling operando com sistema de alimentação a biogás e energia solar, aplicado para a geração de energia elétrica descentralizada. São realizados estudos dos aspectos termodinâmicos do ciclo Stirling, com foco no funcionamento e no trabalho do motor. São efetuadas análises técnicas do sistema operando com câmara de combustão a biogás e utilizando energia de concentrador solar parabólico. Em etapa final são analisados e comparados os aspectos econômicos e ambientais do sistema acionado por biogás e energia solar. Os resultados obtidos mostraram pela teoria de Schmidt uma eficiência do motor Stirling de 67%. Da análise econômica, fica evidente que um maior número de horas de operação corrobora com a viabilidade econômica. Quantos aos aspectos ambientais, o valor da eficiência ecológica do motor Stirling operando a biogás é de 98,02%. No caso do sistema solar utilizando concentrador para alimentar o motor Stirling, a eficiência ecológica indica é de cerca de 98%. Conclui-se que o uso de fontes renováveis, permitem bons níveis de eficiência de geração de energia elétrica de sistemas utilizando motores Stirling de pequeno porte, reduzindo níveis de poluição atmosférica e contribuindo para a redução do efeito estufa. / The Stirling engine is an external combustion engine that operates at varying temperatures, producing mechanical work or electricity. This type of engine operates in a closed cycle, which through the use of a hot and cold source expands and compresses a working fluid (air, helium or hydrogen, among the most common), thus providing the movement of a piston. It can operate with residual heat and also with the burning of any type of fuel (natural gas, diesel, gasoline, etc.). This technology has been outstanding for the development of hybrid systems that operate with biofuels (biogas and syngas) and with renewable energies, as for example, case of use of solar concentrators. This work aims to study the thermodynamic, economic and environmental performances of a Stirling system operating with a biogas and solar energy supply system, applied for the generation of decentralized electric energy. Studies are carried out on the thermodynamic aspects of the Stirling cycle, focusing on the operation and work of the engine. Technical analysis of the system is carried out using a biogas combustion chamber and using parabolic solar concentrator energy. In the final stage are analyzed and compared the economic and environmental aspects of the system activated by biogas and solar energy. The results showed that through the thermodynamic analysis by the Schmidt theory, a Stirling engine efficiency of 67% was obtained. From the economic analysis, it is evident that a greater number of hours of operation corroborates with economic viability. As for the environmental aspects, the ecological efficiency value of the Stirling engine operating biogas is 98.02%. In the case of the solar system using concentrator to power the Stirling engine, the ecological efficiency indicates is about 98%. It is concluded that the use of renewable sources, allow good levels of efficiency of electric power generation of systems using small Stirling motors, reducing levels of air pollution and contributing to the reduction of the greenhouse effect.

Orientador: Elias José Simon / Banca: Osmar de Carvalho Bueno / Banca: Valeria Comitre / Resumo: O objetivo deste trabalho foi analisar do ponto de vista energético o agroecossistema milho, em sistema de plantio direto, localizado na área III do projeto de assentamento de trabalhadores rurais Pirituba II, no município de Itaberá/SP. A análise energética quantificou todas as operações realizadas, juntamente com suas exigências físicas (quilogramas, litros, horas, metro, hectare, alqueire etc), os insumos utilizados e os grãos produzidos, classificando-os em seus respectivos fluxos, a partir da definição das entradas e saídas de energia, traduzindo-os em equivalentes energéticos e determinando, assim, a matriz energética do agroecossistema. Os índices calóricos utilizados foram os de eficiência cultural e energia cultural líquida. Os resultados desta pesquisa demonstraram a dependência do sistema de fontes de energia industrial, provindas de fertilizantes (44,42%) e agrotóxicos (18,71%), e de energia fóssil do óleo diesel (28,06%). Os valores energéticos, referentes aos tipos de energia direta e indireta, apresentaram grandezas distintas, sendo que a energia indireta (65,60%) representou quase o dobro da energia direta (34,40%) utilizada no sistema, significando que as fontes energéticas utilizadas encontram-se pouco equilibradas. A 2 eficiência cultural encontrada foi de 14,39, apontando que para cada unidade calórica aplicada no agroecossistema o retorno foi de 13,39 unidades e a energia cultural líquida atingiu 115.388,28 MJ x ha-1. Num segundo momento, os dados obtidos foram comparados aos dados publicados por Bueno (2002), que realizou sua pesquisa neste mesmo agroecossistema, ano agrícola e área, porém em duas glebas diferentes que empregavam o sistema de plantio convencional. Na comparação entre os estudos, as entradas culturais de ambos os sistemas foram energeticamente muito semelhantes com 8.619,73 MJ x ha-1 (plantio direto)... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The aim of this work was to proceed, from the energetic point of view, an analysis of a corn agroecosystem, on the direct planting, located at Pirituba II rural workers placement project, Área III, city of Itaberá/SP. The energetic analysis mesured all operations, together with its fisical demands (kilograms, liters, hours, meters, surface measures, etc), the inputs and produced grains, classifying them within their respective flux, based on the definition of energy inputs and outputs, converting them into energetic equivalents and, so, determining the energetic matrix of de agroecosystem. The caloric index used were cultural efficiency and cultural liquid energy. The results showed the dependence of the studied systems on the chemical energy sources, from fertilizers (44,42%), agrotoxics (18,71%), and diesel (28,06%). The energetic values of the direct and indirect energy showed a very big difference between them: indirect energy (65,60%) represented almost twice the direct energy (34,40%) used on the system, what means that the energy sources used in the system are not balanced. The cultural efficiency found was 14,39, pointing that for every caloric unity applied on the agroecosystem, the return was of 13,39 units and cultural liquid energy got to 115.388,28 MJ x ha-1. Later on, obtained data was compared to already existing data in Bueno 4 (2002), who researched corn agroecosystem, in the same agriculture period, at the same area, in two different gleba, with conventional planting system. Comparing both studies, the cultural inputs of both systems were energeticaly almost the same: 8.619,73 MJ x ha-1 (direct planting), e 8.783,78 MJ x ha-1 (convencional planting). The outputs had very different results: 124.008,01 e 79.118,38 MJ x ha-1, respectively. So, we had much more cultural liquid energy on the studied system: 115.388,28 MJ x ha-1, compared... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Uma análise do setor sucroalcooleiro nacional revela sua autossuficiência energética que com investimentos adequados, pode evoluir para transformar tal característica em benefício por meio de exportação de energia elétrica. Atualmente, os sistemas de cogeração das usinas de etanol operam com bagaço-de-cana; no entantoesse quadro deve ser alterado devido ao grande aumento de disponibilidade de palha gerada no campo. Um acordo firmado entre o Governo do Estado de São Paulo e UNICA, que limita e condiciona queimadas durante a colheita na região ratifica essa condição. O presente estudo se propõe a estimar e discutir impactos ambientais associados à cogeração de energia elétrica em destilarias autônomas para situações diversas de operação do ciclo Rankine, modelo de termodinâmico adotado para representar o funcionamento daquele sistema. Para atender a tais propósitos foram verificadas diferentes condições de pressão de operação da caldeira (20, 45, 67, 80 e 100 bar), teor de umidade da palha (10%, 15%, 25%, 35% e 50%), e taxa de adição dessa biomassa (10%, 20%, 30%, 40% e 50%) com relação ao total gerado no campo. A coordenação simultânea dessas variáveis resultou na formulação de cento e vinte e cinco cenários de análise. Os cenários foram analisados a partir de Análise Energética (Análise Termodinâmica de 1ª e 2ªLeis) e Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). AACVocorreusob enfoque do tipo \"berço-aoportão\", e seguiu diretrizes metodológicas descritas na norma ABNT NBR ISO 14044. Adotou-se como unidade funcional para o estudo \"produzir10 t de etanol anidro (99,5% w/w)\". O sistema de produto compreende atividades realizadas nas etapas agrícola (de produção de cana-de-açúcar e palha) e industrial (obtenção de etanol e cogeração). A análise ocorreu em termos da geração específica de eletricidade, e de perfil de impactos ambientais, definido em termos dos potenciais de Mudanças Climáticas, Acidificação Terrestre, Eutrofização Aquática, e de Formação de Oxidantes Fotoquímicos e de Material Particulado.Os resultados obtidos indicam que a eficiência energética aumenta com a elevação das funções de estado do vapor superaquecido que é injetadona turbina. Em termos de desempenho ambiental, observou-se redução sistêmica de efeitos adversos com o aumento da eficiência do ciclo termodinâmico. Os resultados também ratificaram como condição mais favorável em termos de desempenho ambiental aquela em que 50% da palha gerada no campo, com 10% de umidade, é aproveitada como fonte de energia térmica na caldeira, produzindo vapor superaquecido a 100 bar. / Analyzing the sugar-alcohol sector in Brazil, one can perceive that it is self-sufficient in energy terms and that, with adequate investments, it can evolve to transform this characteristic into a benefit through the export of electricity. Currently, the cogeneration systems of the ethanol plants operate with bagasse. However, this picture should be changed due to the large increase in availability of straw generated in the field. An agreement signed between the Government of the State of São Paulo and the federation of ethanol and sugar mills (UNICA) that limits and conditions burnings during harvesting in the region ratifies this condition. This study estimates and discusses environmental impacts associated with the cogeneration of power in autonomous distilleries for typical operational conditions of the Rankine cycle, a thermodynamic model adopted to represent the operation of that system. In order to meet these purposes, different boiler operating pressure (20, 45, 67, 80 and 100 bar), moisture content of the straw (10%, 15%, 25%, 35% and 50%), and rate of biomass feeding (10%, 20%, 30%, 40% and 50%) in relation to the total generated in the field have been verified.The simultaneous coordination of these variables resulted in the formulation of one hundred and twenty-five analysis scenarios, which were investigated in terms of Energy Analysis (Thermodynamic Analysis of 1st and 2nd Laws) and Life Cycle Assessment (LCA). The LCA was carried out under a \"cradle-to-gate\" approach and followed the methodological guidelines described in ABNT NBR ISO 14044. It was adopted as a Functional Unit for the study \"to produce 10 t of anhydrous ethanol (99.5% w/w) \". The product system comprises activities that occur in the agricultural (production of sugarcane and straw) and industrial (synthesis of ethanol and cogeneration) stages. The analysis took place in terms of the specific generation of electricity, and of environmental impact profiles have been defined in terms of the potential of Climate Change, Terrestrial Acidification, Aquatic Eutrophication, and Formation of Photochemical Oxidants and Particulate Material. The results indicate that the energy efficiency increases with the increase of the state functions of the steam that is injected into the turbine. Regarding the environmental performance, it was observed a systemic reduction of adverse effects with the increase of the efficiency of the thermodynamic cycle. The results also confirmed that the most favorable condition in terms of environmental performance is that one which 50% of the straw produced in the field, with 10% humidity, is used as a source of thermal energy in the boiler, producing superheated steam at 100 bar.

A descentralização do setor de eletricidade brasileiro associado à premente necessidade de aumento da oferta de energia elétrica tem fomentado a busca por fontes alternativas para produção de energia elétrica. Este fato motiva empresas do setor sucroalcooleiro a produzir eletricidade a partir da queima do bagaço de canade- açúcar em sistemas de cogeração, elevando dessa forma a capacidade de geração de energia elétrica exatamente no período de menor oferta hídrica. A geração de eletricidade a partir da biomassa canavieira revela-se uma opção interessante, pois além de ser produzida de forma distribuída e próxima aos centros consumidores, tem criado oportunidades a destilarias e usinas de açúcar para aumentarem seus portfólios de produtos. Nesse aspecto, o presente estudo se propõe a apresentar e discutir possibilidades de cogeração de energia elétrica em usinas autônomas (destilarias) em diferentes condições de processo e operação. Para atender a estes propósitos, foram definidos cenários de cogeração e desenvolvidos modelos para simulação e análise da produção de energia térmica e elétrica bem como estimar os impactos ambientais associados, considerando um sistema de cogeração que opera através do ciclo Rankine, que é o sistema mais utilizado pelas usinas brasileiras. Os cenários foram analisados a partir das técnicas de Análise Exergética (Análise Termodinâmica de Primeira e Segunda Lei) e Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). Adotou-se para o caso da avaliação ambiental um enfoque do berço ao portão da fábrica, conforme diretrizes metodológicas descritas nas normas ISO 14040 e 14044. A unidade funcional adotada foi gerar 1,0 MWh de eletricidade excedente em sistema de cogeração energética. O sistema de produto compreende as cargas ambientais da etapa industrial e da produção agrícola da cana-de-açúcar. Especialistas no setor e pesquisadores da área sugerem concentrar esforços de melhoria de desempenho termodinâmico na elevação das propriedades de estado do vapor na saída da caldeira de 20 bar até 100 bar, e simulação de sistemas de cogeração com reaquecimento e regeneração, que são melhorias técnicas próprias de centrais termelétricas, mas com potencial de aproveitamento pelo setor sucroalcooleiro. Os cenários foram projetados com base em diferentes combinações dessas condições considerando duas possibilidades de utilização da biomassa como fonte de energia térmica: exclusivamente bagaço de cana-de-açúcar; e uma composição de bagaço e palha. A comparação dos desempenhos termodinâmicos e ambientais dos cenários ocorreu principalmente em termos da geração específica de eletricidade, da eficiência exergética, do perfil destruição de exergia ao longo do ciclo e dos perfis de impactos ambientais potenciais. Os resultados obtidos indicam que a eficiência exergética é aumenta com a elevação das funções de estado do vapor superaquecido na alimentação da turbina, e ao aumento do grau de complexidade do ciclo Rankine, conseguido à medida que arranjos com reaquecimento e regeneração são integrados ao ciclo. Esses arranjos mostraram-se efetivos na melhoria dos desempenhos exergético e ambiental dos sistemas de cogeração a partir da queima do bagaço e da palha da cana-de-açúcar. Em termos de desempenho ambiental, observou-se a redução sistêmica de efeitos negativos associada ao aumento da eficiência do ciclo termodinâmico. Os resultados da ACV ratificaram também, que a melhoria da eficiência exergética do sistema é seguida de redução de impactos ambientais. Os melhores resultados ambientais, tanto em termos relativos, como absolutos, foram obtidos aproveitando a palha como fonte de energia térmica na caldeira, na condição de geração de vapor a 100 bar e 511 oC, com ciclo Rankine que utiliza reaquecimento e regeneração simultaneamente, numa proposta chamada de ciclo Resultante, cuja redução de impactos ambientais ocorreu entre 5,3% e 15,6% nas categorias analisadas. / The decentralization of the Brazilian electricity sector in association with the internal electricity supply crisis has encouraged companies in the sugarcane industry to produce electricity by burning sugarcane bagasse in cogeneration plants. This approach reduces the environmental impact of the sugarcane production and has opened up opportunities for distilleries and annex plants to increase their product portfolios. Potential scenarios for technically and environmentally improving the cogeneration performance were analyzed by using Thermodynamic analysis and Life Cycle Assessment (LCA). The method used in this study aimed to provide an understanding and a model of the electrical and thermal energy production and the environmental impacts of conventional vapor power systems which operate with Rankine cycle that are commonly used by Brazilian distilleries. Vapor power system experts have suggested focusing on the following technical improvement areas: increasing the properties of the steam from 20 to 100 bar, regeneration and reheating. The case scenarios were projected based on different Rankine cycle configurations and two possibilities of biomass utilization: only sugarcane bagasse or sugarcane bagasse with straw. The LCA was carried out according to ISO 14040 and 14044 regulations, with focus from cradle to gate. A Functional unit of: \"To delivery 1.0 MWh of electricity to the power grid using cogeneration system\" was defined. The product system covers the environmental burdens of the industrial stage and the agricultural production of sugarcane. Thermodynamic evaluation indicated that the energy efficiency and the potential net power exported to the grid increase as the pressure at which the vapor leaves the boiler increases. From the LCA, it was noted that the improved energy performance of the system is accompanied by reduced environmental impacts for all evaluated categories. In addition, vapor production at 100 bar and 511 °C resulted in greater environmental gains, both in absolute and relative terms. Reheating and regeneration concepts were found to be considerably effective in improving the energy and environmental performance of cogeneration systems by burning sugarcane bagasse and straw. For the evaluated categories, the results indicated that the proposed modifications are favorable for increasing the efficiency of the thermodynamic cycle and for decreasing the environmental impacts of the product system. The best results were obtained using bagasse and straw in the boiler furnace and using reheat-regenerative Rankine cycle. In this case it was noted a reduction between 5.3% and 15.6% over all impact categories analysed.

O pinhão-manso (Jatropha curcas L) é uma espécie da família da Euforbiácea que tem se destacado por ser uma planta perene, rústica e com elevada produção de óleo. A avaliação dos efeitos da poda e da irrigação no crescimento e produção do pinhão-manso é relevante para o manejo de um cultivo com essa espécie. Este estudo teve como objetivo principal avaliar os efeitos de diferentes tipos de poda e manejos hídricos no cultivo do pinhão-manso em Piracicaba, SP. O experimento foi conduzido na área experimental do Departamento de Engenharia de Biossistemas (ESALQ/USP), com plantas de quatro anos de idade dispostas em espaçamento 3 x 4 m, totalizando 833 plantas ha-1. Os tratamentos foram arranjados de forma aleatória em blocos compostos de quatro repetições, sendo que os fatores foram constituídos de dois manejos hídricos (irrigado e sem irrigação) e três tipos de poda, sendo P1 (sem poda), P2 (1,5 m de altura x 1,5 m de diâmetro de copa) e P3 (poda a 2 m de altura e 1,5 m de diâmetro da copa). A irrigação teve influência no diâmetro da copa, nas taxas de crescimento absoluto em altura e diâmetro, na taxa de crescimento relativo em diâmetro e nas variáveis produtivas. O fator poda apresentou diferenças em todas as variáveis de crescimento, sendo a poda drástica (P2) a que exibiu as maiores taxas médias de crescimento. As plantas irrigadas apresentaram os maiores rendimentos por planta e por hectare. A análise de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN de 1H) revelou que a irrigação e a poda não influenciaram o teor de óleo nas sementes de pinhão-manso. Em relação ao perfil graxo, a irrigação teve influência em plantas submetidas a poda drástica (P2), de modo que a ausência de irrigação favoreceu o maior acúmulo de ácido oleico no óleo. Pela análise energética, observou-se que os fertilizantes foram os insumos com maior participação na demanda energética (42,57 GJ ha-1) para os dois sistemas estudados, seguido dos combustíveis (32,96 GJ ha-1). A área irrigada consumiu 100,4 GJ ha-1, sendo 16% devido ao acionamento do pivô central. A energia bruta dos frutos de pinhão-manso foi de 69,82 e 45,31 GJ ha-1 para o sistema irrigado e o sem irrigação, respectivamente. O balanço energético (BE) para as duas áreas foi negativo e a lucratividade energética (EROI) foi de 0,63 para a área irrigada e 0,49 para a área sem irrigação, evidenciando a ineficiência e a não sustentabilidade do cultivo de pinhão-manso nas condições deste estudo para geração de energia. / Jatropha (Jatropha curcas L) is a species from Euforbiácea family that has been widely studied because of some particular characteristics such as being a perennial plant, its rusticity and the high oil production. The evaluation of pruning and irrigation on growth development and yield of jatropha is very important for the culture management. The objective of this study was to evaluate the effects on jatropha under different types of pruning and water management in Piracicaba, SP. The experiment was conducted in the experimental area of the Department of Biosystems Engineering (ESALQ/USP) during the fourth year crop growing and with 3 x 4 m planting spacing, totalizing 833 plants ha-1. The treatments were randomly arranged in blocks with two water management (irrigation and rainfed) and three pruning types (P1, no pruning; P2, with 1.5 m height x 1.5 m canopy diameter and; P3, with 2.0 height x 1.5 m canopy diameter). In each block, there were three pruning types with 4 blocks in each water management. Irrigation have influenced the canopy diameter values, absolute growth rates for height and canopy diameter, relative growth rate for canopy diameter and yield parameters., pruning management have influenced in all growth parameters, with drastic pruning (P2) representing the highest average growth rates. The irrigation have showed the highest yield per plant and per hectare. The analysis of Nuclear Magnetic Resonance of hydrogen (1H NMR) have shown that the irrigation and pruning have not influenced the oil content on jatropha seeds. Regarding the fatty profile, the irrigation management have influenced only the P2, since that no irrigation have influenced to largest accumulation of oleic acid in the oil. In energy analysis, it was noted that fertilizers were the inputs with the largest participation in energy input (42.57 GJ ha-1) for both water management, followed by fuels (32.96 GJ ha-1). The irrigated area consumed 100.4 GJ ha-1 energy, representing 16% due to the central pivot usage. The gross energy of jatropha fruits was 69.82 and 45.31 GJ ha-1 for irrigated and rainfed system, respectively. The energy balance for the two areas was negative and the energy return over investment, with 0.63 and 0.49 for irrigated and rainfed, respectively, have showed the inefficiency and unsustainability of jatropha cultivation to generate energy.

Orientador: Sergio Valdir Bajay / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T09:13:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_RafaelRodriguesda_M.pdf: 6149797 bytes, checksum: 1c94ddf1de68213f0c9001cc01d09e45 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Sistemas industriais consumidores de energia são, em geral, complexos. Metodologias e ferramentas que facilitem o cálculo de potenciais de economia no consumo de energia térmica e elétrica são, portanto, de extrema importância. Nesse contexto, modelos de simulação de sistemas energéticos são bastante úteis para explicar o comportamento de sistemas complicados, que estão além da capacidade do cérebro humano compreender integralmente todas as suas características relevantes. Esse trabalho apresenta o contexto brasileiro de oportunidades para uso de softwares que se propõem a realizar a modelagem de sistemas energéticos industriais em alguns dos seus principais sistemas consumidores de energia: força motriz, ar comprimido, calor de processo, aquecimento direto, refrigeração e resfriamento, sistemas de bombeamento e sistemas de ventilação. São consideradas duas fontes de disponibilização desse tipo de ferramenta. A primeira é o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (Procel), que possui softwares nacionais, em língua portuguesa, para análises de alguns dos sistemas listados anteriormente. A segunda é o U.S. Department of Energy (DOE), pela tradição do país no uso deste tipo de ferramenta com profissionais habilitados formalmente, pela língua inglesa que se torna cada vez mais comum no Brasil e também pela abundância de softwares gratuitos disponibilizados. Comparações quanto às complementaridades ou redundâncias de propostas, plataformas, idiomas, pacotes de unidades e profundidades das análises são efetuadas. Conjuntamente, para aprofundar as análises dos programas, são efetuados estudos de casos reais na indústria nacional com o uso de modelos de simulação. Foram selecionados inicialmente 25 modelos de simulação. Após a eliminação de modelos que faziam análises semelhantes, ou que apresentavam grandes dificuldades para a sua instalação, ou operação, sobraram 17 modelos, que possibilitam boas análises do desempenho energético de sistemas industriais envolvendo, sobretudo, motores elétricos, ar comprimido, calor de processo e aquecimento direto. A maior parte dos sistemas industriais com considerável potencial de economia de energia pode ser analisada por, pelo menos, um destes modelos. Nesse ambiente de modelos e simulações, também é apresentado um estudo sobre a aplicação de modelagem de otimização (matemática) para um sistema hipotético de ar comprimido / Abstract: In general, industrial energy systems are complex. Methodologies and tools which make easier the calculation of potential thermal and electric energy savings are therefore of utmost importance. Within this context, simulation models of energy systems are very useful in explaining the behavior of complicated systems, which are beyond the capacity of the human brain to fully understand all of their relevant features. This work presents the Brazilian context of opportunities in terms of software usage for modeling some of the major industrial energy systems: motors, compressed air, steam, process heating, process cooling, pumping systems, and ventilation systems. Two sources of this kind of software tool are considered. The first one is the Brazilian National Program for Energy Conservation (Procel), which has some national software, in Portuguese, capable of analyzing some of the energy systems previously listed. The second one is the U.S. Department of Energy (DOE), due to the country's tradition in using this kind of tools with recognized qualified specialists, the English language that is becoming increasingly present in Brazil and the abundance of free of charge software tools in the DOE's website. Comparisons are made regarding: redundancies and complementarities of the proposals, platform structures, languages, units and complexity of analysis. Additionally, real case studies in the Brazilian industry are made using simulation models. Initially, 25 simulation models were selected. After the elimination of models performing similar analyses, or being very difficult to install or operate, 17 models remained, which allow good energy performance analyses of industrial systems, particularly those comprising electric motors, compressed air, steam and process heating. Most of the industrial systems with large potential for energy savings can be evaluated by, at least, one of these models. A study about the application of mathematical optimization modeling for a hypothetical compressed air system is also presented / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: José Luz Silveira / Resumo: A utilização do hidrogênio como insumo energético para aplicações de transporte depende da disponibilização de alternativas renováveis para sua produção. Uma delas são as estações com eletrólise alimentada por uma planta solar fotovoltaica on-grid. Nesse trabalho, assume-se a substituição da atual frota de táxis da cidade brasileira Guaratinguetá-SP por veículos a célula-a-combustível. Para atender a demanda de hidrogênio dos veículos, é preciso produzir 170,24 kg de hidrogênio por dia. Esse hidrogênio deve ser fornecido comprimido a uma pressão de 87,5 MPa e a uma temperatura de -40°C, de acordo com norma vigente. Assim, propõe-se uma análise energética com o cálculo da energia necessária para produzir o gás por meio de uma planta fotovoltaica on-grid, bem como as perdas envolvidas. Também são calculadas energias e perdas relacionadas com a compressão e refrigeração do hidrogênio, bem como o volume dos tanques. Os resultados indicam uma necessidade de geração de 10.037 kWh por dia para atender todos os processos envolvidos na estação de abastecimento. Desse total, 56,53 % é entregue na forma de hidrogênio. Se for considerada a energia solar que incide diretamente sobre os painéis, esse percentual é de 9,33 %. A maior parte das perdas se concentra na conversão da irradiação solar em energia elétrica e na eletrólise da água, sendo estas as duas principais oportunidades para melhorias de eficiência. O custo do hidrogênio foi calculado em 16,197 US$/kg se produzido com energia s... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The use of hydrogen as an energy carrier for transport applications depends on the availability of renewable alternatives for its production. One of them is the electrolysis stations powered by a grid connected photovoltaic solar plant. In this work, it is assumed that the current taxi fleet in the Brazilian city of Guaratinguetá will be replaced by fuel cell vehicles. To meet the hydrogen demand of vehicles, it is necessary to produce 170.24 kg per day. This hydrogen must be supplied compressed at a pressure of 87.5 MPa and at a temperature of -40 °C, in accordance with current regulations. Thus, an energy analysis is proposed with the calculation of the energy required to produce the gas through a photovoltaic plant connected to the grid, as well as the losses involved. Energies and losses related to hydrogen compression and cooling are also calculated, as well as the volume of the tanks. The results indicate a need to generate 10,037 kWh per day to meet all the processes involved in the supply station. Of this total, 56.53 % is delivered in the form of hydrogen. If the incoming solar in the photovoltaic panels is considered, this percentage is 9.33 %. Most of the losses are concentrated in the conversion of solar irradiation into electrical energy and in the electrolysis of water, these being the two main opportunities for efficiency improvements. The cost of hydrogen was calculated at 16,197 US$/kg if produced with photovoltaic solar energy and at 20,812 US$/kg if produce... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Regina Francielle Silva Paulino null (repaulino28@yahoo.com.br) on 2017-05-15T16:55:58Z No. of bitstreams: 1 Disssertação para repositório.pdf: 2094038 bytes, checksum: 627da6791c7083908510f6129d80d56f (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-05-16T14:35:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 paulino_rfs_me_guara.pdf: 2094038 bytes, checksum: 627da6791c7083908510f6129d80d56f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-16T14:35:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 paulino_rfs_me_guara.pdf: 2094038 bytes, checksum: 627da6791c7083908510f6129d80d56f (MD5) Previous issue date: 2017-03-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho são estudados dois processos que utilizam biogás para obtenção do biohidrogênio. Inicialmente é analisado o processo de eletrólise da água, com o uso de energia elétrica gerada em conjunto motor de combustão interna/gerador (MCI) operando com biogás de aterro sanitário. Visando aproveitamento de calor dos gases de escape do MCI estuda-se o potencial de geração de energia térmica útil pela aplicação da técnica de cogeração. Considera-se dois casos: o primeiro para a produção de água quente em um trocador de calor, e o segundo, para a produção de água gelada em um sistema de refrigeração por absorção. Posteriormente é estudada a reforma a vapor de biogás para a produção de biohidrogênio, que utiliza também esse biocombustível para a geração de vapor superaquecido necessário ao processo de reforma. O objetivo é efetuar a análise energética de modo a determinar as eficiências dos processos, o potencial de produção de biohidrogênio, água quente ou água gelada, nos aterros sanitários da cidade de São Paulo. Também é efetuada análise de engenharia econômica para a determinação do custos da produção de biohidrogênio, água quente e água gelada, em US$/kWh. Esse estudo baseia-se em parâmetros tais como, investimento capital, custos de manutenção e operação dos equipamentos, período equivalente de utilização e período de amortização de capital. Em fase final, foram realizados estudos de impactos ambientais para a determinação das eficiências ecológicas dos processos de produção de biohidrogênio (reforma a vapor e eletrólise), considerando as emissões de poluentes, o dióxido de carbono equivalente e os indicadores de poluição. Como conclusões, tem-se que considerando a disponibilidade de biogás da cidade de São Paulo, existe potencial para a produção de biohidrogênio, e que o processo de reforma a vapor do biogás apresenta maior nível de eficiência sob o ponto de vista termodinâmico. Quando se considera a eletrólise incorporando a técnica da cogeração com a produção simultânea de eletricidade e água quente ou água gelada, observa-se aumento da eficiência energética do processo. A reforma a vapor do biogás, também se mostra mais atrativa economicamente de acordo com os parâmetros considerados. Sobre o ponto de vista ambiental, o processo de eletrólise com produção de água gelada apresenta maior eficiência ecológica, seguidos do processo de produção de água quente, reforma a vapor e somente eletrólise. / In this work is studied two processes to obtain hydrogen using biogas. Initially is analyzed the process of electrolysis of water, with the use of electricity generated in conjunction with an internal combustion engine / generator (ICE) operating with landfill biogas. generated by an internal combustion engine/generator operating with landfill biogas, is analyzed. In order to take advantage of the exhaust gases from the combustion of biogas, the potential of cogeneration is studied, another two cases are considered. The first one studies the production of hot water in the heat exchanger and the second analyzes the use of absorption refrigeration system to produce cold water. Subsequently it is studied the steam reform of biogas for the production of hydrogen, which is constituted of biogas burning for the generation of superheated steam used in the conversion of the fuel input. The objective is to make the energy analysis in order to determine the efficiency of the processes and the potential of producing hydrogen, hot water or ice water in the landfills of the city of São Paulo using the biogas generated. An economic engineering analysis to determine the production hydrogen cost, hot water and ice water, in US$/kWh, based on capital investment, maintenance and operation costs, equivalent period of use and payback. In the final phase, environmental study method is applied to determine the ecological efficiencies of the hydrogen production processes using biogas, considering the emissions of pollutants, carbon dioxide equivalent and pollution indicator. As a conclusion, considering the hydrogen production capacity and the biogas availability of the city of São Paulo, the process of steam reforming of the biogas is more thermodynamically efficient. When considering the electrolysis incorporating the cogeneration technique with the simultaneous production of electricity and hot water or cold water, it is observed an increase in the energy efficiency of the process. The steam reform of the biogas is more attractive economically according to the considered parameters. From the environmental point of view, the process of electrolysis with the production of cold water presents greater ecological efficiency, followed by the process of hot water production, steam reforming and only electrolysis.