Esse trabalho visa definir as condições e requisitos para implantar um sistema de abastecimento em vôo em aeronaves do tipo ISR (Inteligência, Vigilância e Reconhecimento), utilizadas em programas de vigilância territorial, aérea e marítima. Com esse sistema, a autonomia dessas aeronaves será consideravelmente aumentada dentro das limitações de condição física dos pilotos e de disponibilidade dos aviões tanque. Portanto, uma gama maior de requisitos dos clientes poderá ser cumprida, reforçando a participação dessas aeronaves no segmento militar. Serão abordados a arquitetura do sistema e pré-dimensionamento do sistema, incluindo a escolha do tipo de equipamentos, não fazendo parte desse tema a análise de comandos de vôo, manobras e influências aerodinâmicas do avião tanque e equipamentos de reabastecimento.

Este trabalho apresenta uma contribuição ao Programa de Reatores Rápidos Regeneradores, em desenvolvimento no Instituto de Estudos Avançados do Centro Técnico Aeroespacial. Faz-se um estudo comparativo de três tipos de elementos combustíveis (metálico, óxido e carbonetq.Devido às fracas propriedades mecinicas do urinio metálico, ã enfatizada a possibilidade de ligá-lo com elementos de liga, a fim de aumentar sua resistência mecânica,~sua resistência a corrosao e a estabilidade dimensional, quando submetido a ciclagem térmica. Dentre os elementos de liga, são feitas considerações especiais em relação ao niõbio, zircônio, titinio e molibdênio, que proporcionam elevada solubilidade gama e propriedades adequadas ao urânio, para emprego em reatores. são estudados os diagramas de equilíbrio para o urânio com estes quatro elementos, e sao revistos os pontos fundamentais das transformações de fases sob tratamento térmico. A fim de se ter um estudo compreensivo do assunto,os mãtodos e tãcnicas mais importantes para a obtenção do urânio metálico, desde a redução do UF4 pelo magnésio até o refino e purificação em fornos a vácuo, são estudados.Procurando-se validar os aspectos teóricos, o trabalho experimental foi conduzido obedecendo à sequência: (i) redução de UF 4 pelo magnésio; (ii) seguinte refino

Flexibilidade de combustível e segurança de fornecimento energético são dois parâmetros fundamentais no âmbito da indústria de energia. Nesse contexto, insere-se a turbina a gás flex, que opere com combustíveis gasosos ou líquidos. A diversidade de fontes energéticas do país é uma vantagem estratégica que pode ser utilizada com muito sucesso. O seguinte trabalho tem como objetivo central contribuir para essa abertura, onde almeja-se o consumo de combustíveis alternativos locais, como os provindos da biomassa assim como os mais amplamente produzidos e distribuídos como é o caso do gás natural. O projeto de injetores do tipo bicombustível permite que esses sistemas possam ser pensados. Para a realização desse trabalho foram usadas 4 metodologias de projeto preliminar, as para injetores centrífugo tangencial para líquido, injetor centrífugo tangencial para gás, injetor plano para líquido e injetor plano para gás. Os parâmetros de uma família de 8 turbinas a gás com potências variando entre 5,25 e 47 MW foi usada para dimensionamento preliminar. Também foram usadas como variantes de projeto, 6 opções de combustível: etanol, metanol e diesel além de metano e dimetil-eter e GLP.Para o projeto de injetores do tipo bicombustível, combinações e modificações dos projetos convencionais foram realizadas, dependendo da necessidade de cada caso em particular. Assim, foram também analisados os injetores dos tipos gás-assistido com mistura externa, centrífugo de orifício duplo e airblast de mistura interna.

Devido à escassez de recursos naturais não renováveis, como petróleo e gás natural, a utilização de biocombustíveis torna-se cada vez mais necessária. Um dos principais processos de obtenção deste tipo de recurso renovável é a gasificação da biomassa. O processo de gasificação objetiva-se principalmente à produção do gás de síntese (mistura de CO, CH4 e H2). Uma das etapas do processo de gasificação que ocorrem no gasificador é a pirólise da biomassa, sendo esta etapa, responsável pela produção de uma mistura de espécies orgânica denominada alcatrão (contaminante do gás produzido no gasificador). Para que seja removido o alcatrão produzido no gasificador são adicionados, junto à saída do mesmo, complexos sistemas de limpeza do gás produzido no gasificador. Um modo alternativo de destruir estas espécies orgânicas produzidas no gasificador é a utilização de fontes de plasma. Este projeto tem por finalidade a utilização e avaliação, qualitativa e quantitativa, de um sistema de geração de tocha de plasma micro-ondas na destruição do alcatrão. Tal processo de destruição tem por finalidade, a diminuição ou a eliminação de processos onerosos de limpeza do gás formado no gasificador, os quais geram efluentes e diminuem o poder calorífico do gás produzido no gasificador. Para alcançar tal objetivo foi desenvolvido, no laboratório de plasmas e processos (LPP) do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), um experimento utilizando um reator a plasma micro-ondas (sistema gerador de tocha de plasma micro-ondas), capaz de operar em pressão atmosférica e com diferentes tipos e vazões de gases. O sistema a plasma micro-ondas utilizado operou a pressões atmosféricas utilizando, como gases de alimentação uma mistura de: nitrogênio, argônio e solução de alcatrão. Objetivando a diminuição da viscosidade do alcatrão, o mesmo foi diluído em etanol comercial (92,8% de etanol e 7,2% de água) formando a solução de alcatrão. Vazões conhecidas e controladas de solução de alcatrão foram tratadas com a tocha de plasma micro-ondas. Os gases de exaustão do reator a plasma micro-ondas foram avaliados. Como resultado, não foi encontrada a presença de alcatrão nos gases de exaustão do reator, indicando que todo alcatrão foi destruído e reformado pela tocha de plasma micro-ondas. A destruição e reforma de alcatrão obteve como produtos principais; CO, carbono sólido e possivelmente H2. Ou seja, o Alcatrão (espécie indesejada), em concentrações de até 4,145 g/Nm, é convertido através da ação das micro-ondas existentes na tocha de plasma micro-ondas principalmente em CO e H2 (produtos almejados pelas indústrias do segmento energético). Nesta tese é concluída que o reator a plasma micro-ondas é capaz de destruir e reformar o alcatrão de forma eficiente.

Gas turbines are generally designed to operate with a specific fuel type. Power plants usually use gas turbine models which operate with natural gas, but there is the possibility of using other kinds of gaseous fuels. In some instances, a fuel of a different calorific value may be available near the power plant site, making the use of the fuel of interest to the plant owner. These fuels can be gases obtained from steel (from blast furnaces and coking plants), from gasification processes of coal or biomass, among others. In this work, a performance analysis on a gas turbine, which was originally designed to run on natural gas, was carried out after changing to lower calorific value fuels. For the purpose of this study, a well known gas turbine performance calculation program was used named GasTurb11. A gas turbine model was created and calculated at design point. This model was defined as the reference gas turbine. Off-design performance studies were done to adjust the reference gas turbine with data from the chosen gas turbine. A good agreement was obtained between the results of the model operating with natural gas at off-design point and the data available from literature for the reference gas turbine. After the validation process, further performance tests were conducted while changing the fuel calculation value. A reduction in the compressor';s surge margin was identified when using the fuels studied. Two strategies are adopted in order to study the effects of the surge margin: the first by extracting a portion of the air at the compressor exit in order to recover the surge margin, and the second strategy was to establish a fixed value for the surge margin. These control strategies proved to be technically feasible and ensured that the gas turbine operated safely at off-design point.

Modern combustion turbines have several applications: power stations, naval, aeronautical and oil industry. Aeronautical applications seek reduction of pollutant emissions using mixtures of conventional jet fuels with biofuels and synthetic fuels. Due to the restrictions of natural gas and other oil fuels supply for the generation of electricity, the use of alternative fuels in stationary gas turbines is being seriously considered. Generally, all liquid and gaseous fuels from biomass, syngas, biogas, refinery gas and other unconventional sources are considered as alternative fuels. In the last years, with the objective of making the industrial and aeronautical process in harmony with the current environmental laws around the world, much research on the use of these alternative fuels in gas turbines is in progress. Gas turbines are thermal machines with the great advantage of being capable of successfully burning a large variety of fuels in a continuous combustion process. Gas turbine combustion chambers with this ability are referred as fuel flexible gas turbine combustors. This thesis aims at describing a methodology for sizing fuel flexible gas turbine combustors and, additionally, analyzing the reacting flow in these designed combustion chambers. The design of the fuel flexible gas turbine combustors is based on the reaction mechanisms, reactor network and stability loops approach simultaneously with numerical methods as Newton-Raphson, LU factorization, splines and inverse Lagrange polynomials. A computational tool has been developed for the combustor sizing and reacting flow analysis. The zero and one-dimensional models are based on the methodology developed by Lefebvre, Melconian e Modak. The thermokinetic, flammability limits and reaction mechanisms models are based on the methodology developed by Gordon and McBride and other authors. The study of the combustion efficiency and stability loops for the studied fuels and their influence on the production of pollutant emissions under several operating conditions is presented. Useful information is generated at the design stage of a fuel flexible gas turbine combustion chamber, which may be used to alter the pollutant emissions at very early stage of the design.

A crescente pressão mundial pelo desenvolvimento de tecnologias automotivas menos poluentes de emissões de combustíveis, incluindo o de combustiveis alternativos, foi a forma de impulsionar a tecnologia do Biodiesel, de origem não fóssil, derivados de fontes renováveis, visando substituir, gradualmente, o uso do óleo diesel, na matriz energética mundial. A diretiva americana “Clean air Act amendment of 1990", a Lei S-517 e a diretiva européia “2003/30/EC of the European Parliament and of the Council of 8 May 2003" instituíram a adição do Biodiesel no óleo diesel. Nos Estados Unidos, este teor é de 20%, e, na Europa, é obrigatória a adição de 2%, em 2005, e será de 5,75%, em 2010. Dentro deste contexto, o Biodiesel necessita ser implementado no Brasil, de maneira gradual. A Lei brasileira 11097/05 tornará obrigatória sua adição de 2% (Biodiesel B2), em 2008 (ou de cerca de 840 milhões de litros de Biodiesel, do montante estimado de demanda do óleo diesel, de 42 bilhões de litros, em 2008), e de 5% (Biodiesel B5), em 2013. O objetivo deste trabalho é o de se identificarem alguns gargalos existentes, no âmbito técnico-econômico, no Programa Brasileiro do Biodiesel, e o de se estabelecer um plano de ação para o sucesso da implementação deste programa. No plano de ação, estão traçados possíveis cenários, com dois focos distintos: o de receita líquida máxima ao governo, sendo esta uma visão parcial de custeio (através dos cenários de substituição de importações do óleo diesel pelo Biodiesel e da introdução de óleo diesel / Biodiesel em veículos leves), e o do número máximo de empregos gerados, em 2008 e em 2013. A metodologia de pesquisa se baseia em pesquisa bibliográfica e na análise de dados coletados, que apontam para a urgente necessidade de isenção de impostos e de subsídios governamentais, para se viabilizar a produção das oleaginosas da mamona e da soja, a preços competitivos em relação ao óleo diesel. Dentro deste contexto, a mamona só se torna viável no âmbito social e técnico-social, de geração máxima de empregos, ao passo que as demais podem ser inseridas no contexto econômico e técnico-econômico, de receita líquida máxima ao governo. / The increasing demand for the development of automotive technologies of less polluting fuel emissions, including that of alternative fuels, has been the way to foster Biodiesel technology, of non-fossil origin, derived from renewable sources, aiming at gradually substituting the use of diesel oil, in the worldwide energetic matrix. The american directive “Clean air Act amendment of 1990" , the Law S-517, and the European directive “2003/30/EC of the European Parliament of the Council of 8 May 2003" established the addition of Biodiesel in diesel oil. In the United States, this percentage is of 20%, and, in Europe, it is compulsory the addition of 2%, in 2005, and will be of 5,75%, in 2010. From that prospective, the Biodiesel needs to be gradually implemented in Brazil. The brazilian Law 11097/05 will demand the addition of 2% (Biodiesel B2), in 2008 (or about 840 millions of Biodiesel liters, of the estimated amount of diesel oil demand, of 42 billions of liters, in 2008), and of 5% (Biodiesel B5), in 2013. The objective of this project is to identify some existing shortfalls, on an technical-economic assessment, in the Brazilian Biodiesel Program, and to establish a workplan in order to achieve the success of this program. In this workplan, possible scenarios are identified, with two different focus: maximum government net revenue, on a partial cost prospective (via the scenarios of diesel oil importation replacement by Biodiesel and of diesel oil / Biodiesel intruction into light vehicles) and maximum jobs generation, in 2008 and in 2013. The research methodology is based on bibliographic survey and on data analysis, which shows the urgent need to viabilize castor and soybean oilseeds on competitive prices compared to that of diesel oil. From that prospective, castor is only viable on a social and technical-social aspect, of maximum employment generation, whereas the remaining oilseeds can be inserted into the economic and technical-economic context, of maximum governmental net income.

Esta tese traz contribuições para a formulação do problema de atendimento de necessidades por energia, relacionadas à eletricidade e combustíveis no caso brasileiro. A argumentação pela expansão crescente da oferta de energia é expressão corrente no senso comum, nas agências de notícias, nos discursos oficiais e nos vários planos apresentados à sociedade, e se apóia nas ideologias do progresso e do desenvolvimento econômico. A busca por legitimação desse processo expansivo e acelerado passa por conceitos como soberania nacional, segurança energética e pela inserção do país como protagonista econômico no cenário Latino Americano. Os empreendimentos de infraestrutura na área de energia são intensivos na utilização dos recursos naturais, provocam deslocamentos populacionais importantes e deixam consequências e registro volumoso e inequívoco de passivos sociais e ambientais na historiografia e na sociologia relacionadas à energia. Neste trabalho faz-se um retrospecto das relações entre empresas privadas, estatais e estruturas de governo nos processos de consolidação da geração, produção e distribuição de eletricidade, desde a transição do capitalismo concorrencial ao capitalismo oligopolista-financeiro que encontra, na expansão dos serviços de utilidade pública brasileiros, oportunidade econômica, desde o início do séc. XX. O retrospecto revela similaridades, ao longo do período analisado, tanto na identificação da centralização nas tomadas de decisão e formulação dos problemas relacionados à energia, quanto na relação internacional dos fluxos de capital e de produtos primários de exportação, presença das grandes empresas estrangeiras constituídas mundialmente em rede e na caracterização do repertório de vantagens comparativas que o Brasil apresenta. Há novidades contemporâneas: outra forma de legitimação aparece, a da matriz energética mais limpa, baseada na hidroeletricidade como conversão de energia limpa e renovável. As descobertas recentes de gigantescos volumes de hidrocarbonetos na camada do Pré-sal, sua provável utilização e o acúmulo dos estudos das consequências ambientais e sociais da consolidação da indústria da hidroeletricidade brasileira, no entanto, vão de encontro a essa argumentação. Utilizamos o termo fetichismo da oferta expansiva de energia, pois os processos de legitimação do discurso da necessidade energética supera o sentido ontológico e procura amparo nas estruturas sociais, tornando sua oferta crescente como algo naturalizado. Produz-se um quadro de referência sobre os problemas identificados nos processos de licenciamento ambiental em três projetos hidrelétricos (Santo Antonio, Jirau, e Belo Monte) e a partir deles são identificadas outras necessidades: a de mudanças institucionais, de leis ambientais e de proteção dos direitos de populações tradicionais e indígenas, atribuições do Ministério Público. Mudanças que aparecem para tornar célere os processos de licenciamento ambiental, particularmente os relacionados com o avanço da fronteira energética na Amazônia. As críticas e as reações ao processo expansivo, algumas oficialmente expostas nos processos de licenciamento ambiental e outras advindas dos movimentos e organizações de ameaçados, atingidos e organizações ambientalistas, são interpretadas como obstáculos. Surgem as subversões porque a formulação do problema de equacionamento da oferta é intrinsecamente expansivo e avesso a soluções fora do repertório e enredo de que o quadro futuro é expansão do quadro presente. A garantia de suprimento, sempre ameaçada pelas chamadas crises de fornecimento se torna objeto central, ora nega, ora estimula a termoeletricidade. Ora aceita, ora rejeita a moldura da legislação ambiental. O problema deixa de ser energético para ser um problema de acumulação e permanece ambiental no sentido das consequências que se ampliam. Em ambos os casos, descritos os fluxos de financiamento e comércio internacional e as mudanças institucionais em curso, se caracteriza como problema político e não necessariamente brasileiro. / This thesis reflects on the formulation of the problem of responding to the needs for energy, related to electricity and fuels in the Brazilian case. The argument for the increasing expansion of the energy supply is current expression in the common sense, in the news agencies, in the official discourse, and in the various plans presented to the society, and it rests on ideologies of progress and economic development. The search for legitimacy of this fast process of expansion encompasses concepts such as national sovereignty, energy security, as well as the increasing importance of the country as a leading economic player in the Latin America scenario. The infrastructure projects in the energy area are intensive in the use of natural resources, causing major population displacements and produce consequences and voluminous and unequivocal records of social and environmental liabilities to the historiography and sociology related to energy. This thesis presents a retrospect of the relationship between private, state and government structures in the consolidation processes of generation, production and distribution of electricity, starting on the transition from the concorrential capitalism to the financial-oligopolistic capitalism, which finds economic opportunities in the expansion of utilities in Brazil, since the beginning of the century XX. The retrospect reveals similarity to the current situation both in the identification of centralization in decision making and formulation of problems related to energy, as well as in the international relations of the flows of capital and the export of primary products, the presence of large foreign companies established worldwide in network and the characterization of the repertoire of comparative advantages that Brazil presents. There are contemporary news: another form of legitimacy appears; the cleaner sources of energy portfolio, based on the hydroelectricity as a clean and renewable form of energy conversion. The recent discoveries of huge volumes of hydrocarbons in the pre-salt layer, their likely use and the growing number of studies on environmental and social consequences of the consolidation of Brazilian hydroelectricity industry, however, go against this argument. We use the term fetishism of the expansive energy supply, because the processes of legitimacy of the discourse of energy demand exceeds the ontological sense and seeks refuge in social structures, making its permanently growing supply as something given. It produces a reference framework about the obstacle identified in the environmental licensing processes in three hydroelectric projects (Santo Antonio, Jirau and Belo Monte) and then identifies other needs: institutional changes in environmental laws and the protection of rights of traditional and indigenous populations - the roles of the Public Ministry. They appear in order to make the environmental licensing processes faster, particularly those related to the advancement of energy frontier in the Amazon. The criticisms and reactions to the expansion process, some of them officially exposed in the process of environmental licensing, and others arising from social movements and associations of the threatened, affected people and from environmental organizations, are interpreted as obstacles. The subversions arise because the formulation of the response to the energy supply is intrinsically expansive and it is contrary to solutions outside of the repertoire and plot that states the future scenario is an expansion of present scenario. The security of supply, always threatened by the so-called \"supply crises\" becomes the central object, and it sometimes denies and sometimes stimulates the thermal electricity. It sometimes accepts and sometimes rejects the framework of the environmental legislation. The problem is no longer a problem of energy, becomes a problem of accumulation, and it remains an environmental problem in the sense of the growing consequences. In both cases, described the flow of international trade and finance and the ongoing institutional changes, the problem becomes political and not necessarily Brazilian.

Um dos componentes mais importantes de um Reator Nuclear é o Combustível Nuclear. Atualmente, o mais avançado combustível comercial, cuja aplicabilidade nos reatores brasileiros vem sendo desenvolvida pelo IPEN desde 1985, é o siliceto de urânio U3Si2. Este é formado por placas combustíveis com núcleos de dispersão (onde o material físsil (U3Si2) é disperso homogeneamente em uma matriz de alumínio) revestidos por alumínio. Tal combustível é produzido no Brasil com tecnologia totalmente nacional, resultado do esforço realizado pelo grupo de fabricação de combustíveis nucleares (CCN Centro do Combustível Nuclear) do IPEN. Diante da necessidade do aumento da potência do reator IEA-R1 e da construção do Reator Multipropósito Brasileiro (RMB), para a produção de radioisótopos principalmente para fins na área da medicina , haverá significativo aumento na produção deste combustível nuclear no IPEN. Em face desta conjuntura, faz-se necessário o desenvolvimento de técnicas de qualificação mais modernas e automatizadas. Visando a este objetivo, neste trabalho foi desenvolvido um novo método computacional de medição de espessuras de núcleos e revestimentos de placas combustíveis, o qual é capaz de realizar tais medidas em tempo menor e com dados estatísticos mais significativos, quando comparado com o método atual de medição. / One of the most important components of a nuclear reactor is the Nuclear Fuel. Currently, the most advanced commercial fuel, whose applicability in Brazilian reactors has been developed by IPEN since 1985, is the silicide U3Si2. This is formed by fuel plates with nuclei dispersion (where the fissile material (U3Si2) is homogeneously dispersed in a matrix of aluminum) coated aluminum. This fuel is produced in Brazil with developed technology, the result of the efforts made by the group of manufacturing nuclear fuel (CCN - Center of Nuclear Fuel) of IPEN. Considering the necessity of increasing the power of the IEA- R1 and Brazilian Multipurpose Reactor Building (RMB), for the production of radioisotopes - mainly for the area of medicine - there will be significant increase in the production of nuclear fuel at IPEN. Given this situation, if necessary, make the development of more modern and automated classification techniques. Aiming at this goal, this work developed a new computational method for measuring thickness of core and cladding of fuel plates, which are able to perform such measurements in less time and with more meaningful statistical data when compared with the current method of measurement.

Neste trabalho são apresentados os resultados obtidos no desenvolvimento de uma unidade de controle para motores de combustão interna (UCM). A unidade foi desenvolvida com o intuito de facilitar os estudos de motores, por ser um sistema flexível e acessível. Para cálculos de rotinas de controle e acionamento de atuadores são utilizados, respectivamente, um microcontrolador e um FPGA, sendo que ambos são componentes de fácil obtenção e utilizados em placas de prototipagem encontradas no mercado (Arduino Due e Xula 2). O uso de um FPGA para executar o comando de atuadores se deve à alta velocidade de processamento, processamento paralelo e grande quantidade de portas digitais disponíveis, o que permite facilidade na expansão do sistema para comandos de múltiplos atuadores e o sincronismo desses com o sistema mecânico. O microcontrolador fica encarregado de executar as rotinas de cálculos que não exigem exato sincronismo, como rotinas de controle e comunicação com periféricos. A planta escolhida para ensaios da UCM é um motor ciclo Otto a álcool de 4 cilindros e 1.6 litros, com injeção multiponto. Ensaios foram realizados com o protótipo final e englobaram somente o controle do sistema de ignição do motor devido à facilidade de controle utilizando-se somente um parâmetro de entrada (velocidade) e devido ao controle de quantidade de combustível ser similar e utilizar as mesmas partes de código que o sistema de ignição. / In this work is presented the development of a flexible and accessible engine control unit for research purposes. For the calculations of the control routines and to drive the actuators synchronously, are used respectively, a microcontroller and an FPGA. The integrated circuits selected are easily accessible and are used in common prototyping boards found on the market (Arduino Due and Xula 2). The use of an FPGA to control the activation of the actuators is due the high speed, parallel processing and the large number of IOs, which allows the easy expansion of the system to drive more actuators, synchronized or not, with the mechanical system. The microcontroller calculates the routines that dont need an exact synchronism of the electronic system with the mechanical system, like control routines and communication tasks. The selected mechanical system for tests is a 1.6 Liter Otto engine with multipoint fuel injection and is powered with ethanol. Tests were conducted using the final board prototype only for the ignition system, because of the easy of control using a few parameters, and because ignition FPGAs code is almost the same used to drive fuel injection actuators.