Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-04-28Bitstream added on 2015-01-26T13:30:46Z : No. of bitstreams: 1 000802119.pdf: 3622671 bytes, checksum: 12ae065b252cd019f0fc65a9a993087d (MD5) / O emprego de óleos vegetais como combustível é conhecido desde os primórdios do motor de combustão interna de ignição por compressão. Atualmente, por conta dos elevados custos do petróleo e seus derivados, os combustíveis alternativos passam a ser competitivos sob o ponto de vista econômico para uso em motores. Diante desse contexto, foi proposta a construção de uma bancada dinamométrica, envolvendo o desenvolvimento e a concepção dos componentes necessários, e, depois, a realização de testes preliminares do desempenho de um motor reformado, operando com diesel comum comercial (B5), biodiesel de óleo de soja (B100) e nas seguintes proporções de mistura: B20, B50 e B80. Por meio dos ensaios preliminares, foi possível validar os resultados obtidos comparando-os com os valores de torque e potência definidos pelo fabricante do motor. Analisando as curvas obtidas em função da rotação e do combustível utilizado nos ensaios, foi verificado um melhor desempenho do motor com a utilização do B20, especialmente na faixa de rotação ao redor de 1.800 rpm, para a qual o mesmo foi projetado. Por outro lado, nesta mesma faixa de rotação, foi verificado o pior desempenho para a operação com B100, confirmando o que havia sido encontrado na literatura / The use of vegetable oils as fuel is known since the dawn of the internal combustion engine of compression ignition. Currently, due to the high cost of oil and its derivatives, alternative fuels become competitive under the economic point of view for use in engines. In this context, it was proposed the construction of a dynamometer bench involving the development and design of the components required, and, after, performing preliminary testing of the performance of a refurbished engine, operating with common commercial diesel (B5), soybean oil biodiesel (B100) and in the following mixing ratios: B20, B50 and B80. Through the preliminary tests, it was possible validate the results obtained comparing them to the values of torque and power defined by the engine manufacturer. Analyzing the curves obtained in function of rotation and the fuel used in the tests, was found better engine performance using the B20, particularly in the speed range around 1,800 rpm, for which it was designed. On the other hand, in this same speed range, the worst performance was verified for operating with B100, confirming what had been found in the literature

Neste trabalho foram estudadas cinzas de carvão do tipo sílico-aluminosas e sulfatadas. As primeiras são aquelas obtidas normalmente pela queima do carvão acima de 850 °C. As cinzas sulfatadas estudadas são aquelas obtidas pela combustão, a 850 °C, do carvão em presença de calcário o qual retém o enxofre, liberado na combustão, na forma de anidrita (CaSO4). As cinzas sulfatadas foram classificadas de acordo com as misturas que as deram origem em “sulfocalcíticas”, “sulfodolomíticas” e “sulfocalcocauliníticas”. Estas cinzas foram obtidas, respectivamente, da combustão de misturas de carvão e calcita, de carvão e dolomita e de carvão, calcita e caulim. Os minerais estudados provêm do Rio Grande do Sul e todas análises foram efetuadas na École des Mines d’Alés (França). Assim, se estudaram cinzas de carvão, de calcário (calcítico e dolomítico), de caulim e de misturas destes a fim correlacionar as cinzas obtidas aos minerais que as deram origem. A reconstrução mineralógica destes materiais foi possível graças ao cruzamento de várias técnicas de análise tais como: método dos ajustes dosados, difração e fluorescência de raios X, determinação da perda ao fogo, densidade, calcimetria, termogravimetria, microscopia ótica e eletrônica etc. O carvão de Candiota é constituído por uma fase amorfa (52 %), quartzo (20 %), caulinita (16 %), muscovita (8 %), pirita (3 %), dolomita (1 %) e hematita (< 1 %). O caulim apresenta caulinita (80,6 %), muscovita (9,8 %), albita (6,8 %) e hematita (1,2 %) O calcário dolomítico possui calcita (42,8 %), antigorita (34,1 %), magnesita (11,7 %), dolomita (10,7 %), flogopita (3 %), caulinita (1,8 %) e quartzo (0,7 %). O calcário calcítico contém calcita (86,1 %), dolomita (12,2 %), quartzo (3,6 %), caulinita (0,7 %) e muscovita (0,4 %). As cinzas “sílico-aluminosas” são compostas por hematita e sílica. As cinzas sulfatadas são compostas por muscovita, quartzo, anidrita, guelenita, cal e hematita. As cinzas “sulfodolomíticas” apresentam, além destas fases, a periclasita. Foram realizados alguns ensaios de hidratação com cinzas “sílico-aluminosas”, “sulfocalcíticas” e “sulfocalcocauliníticas”. Após 28 dias de hidratação as cinzas “sílicoaluminosas” não sofreram alterações e a difração de raios X evidenciou, principalmente, o quartzo e a hematita. As cinzas sulfatadas com apenas 2 dias de hidratação, ou seja, antes do período de “pega” do cimento, apresentaram a formação de silicatos de cálcio hidratados (CSH) e etringita (primária). Estes dois compostos melhoram as propriedades mecânicas das cinzas. Após 28 dias de hidratação a etringita desapareceu em favor da formação da gipsita e de mais silicatos de cálcio hidratados. Os resultados mostraram que as cinzas sulfatadas têm propriedades físicas; superfície (específica, Blaine, BET), volume poroso e índice de aglomeração; e químicas; CSH e etringita; mais interessantes que as cinzas sílico-aluminosas. Os resultados indicam que as cinza sulfatadas têm um grande potencial de aproveitamento.

Esta dissertação investigou a técnica de síntese por combustão em solução para obtenção de pó do espinélio de magnesioferrita (MgFe2O4) nanoestruturada. Foram utilizados como precursores inorgânicos, os nitratos de ferro nonahidratado e o de magnésio hexahidratado. Anidrido maleico foi empregado como combustível. A reação foi levada a efeito em forno elétrico tipo mufla. Foram variadas a proporção molar do combustível e a temperatura do forno, porém em etapas distintas. Pelas características do pó como-sintetizado, foi selecionada para a avaliação da temperatura de síntese a formulação 30% deficiente em combustível (2 moles de nitrato de ferro para 1 de nitrato de magnésio com 7/3 de anidrido maleico). Essa formulação foi sintetizada a temperaturas de 310°C, 400°C, 650°C, 770°C, 910°C e 1030°C (temperatura do forno durante a reação de combustão). A caracterização dos pós foi realizada pelas técnicas de análise termodiferencial (ATD) e termogravimétrica (ATG), análise de área superficial específica (BET), análise cristalográfica por difração de raios X (DRX), microestrutura por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET), espectroscopia Mössbauer e medidas magnéticas com um magnetômetro vibracional (VSM). As amostras caracterizadas de MgFe2O4 apresentaram tamanho de cristalito médio de 42,8 nm, área superficial específica entre 4,16 m2/g e 51,54 m2/g, magnetização de saturação média de 25,34 emu/g, campo coercitivo e magnetização remanente não superior a 98 Oe e 11 emu/g, respectivamente. / This study has investigated a solution combustion synthesis technique to obtain the nanostructured magnesioferrite (MgFe2O4) spinel powder. The inorganic precursors used were iron nitrate nanohydrate, magnesium nitrate hexahydrate. Maleic anhydride was used as fuel. The reaction was performed in an electric muffle furnace. The molar proportion of the fuel and the oven temperature were variated in distinct stages tough. Considering the characteristics of the as-synthesized powders, the 30% fuel-deficient formulation (2 moles iron nitrate to 1 mole magnesium nitrate, with 7/3 mole maleic anhydride) was selected for synthesis temperature evaluation. This formulation was sinthesized at 310°C, 400°C, 650°C, 770°C, 910°C and 1030°C (temperature in the furnace during the combustion reaction). Powders characterization was carried out by differentialthermal analysis (DTA), thermogravimetric analysis (TGA), specific superficial area (BET), crystallographic analysis by X-ray diffraction, microstructure by scanning electronic microscope (SEM) and transmission electronic microscope (TEM), Mössbauer spectroscopy and magnetic measurements with a vibrational sample magnetometer (VSM). The characterized samples of MgFe2O4 had an average crystallite size of 42.8 nm, superficial area between 4.16 and 51.54 m2/g, average saturation magnetization of 25.34 emu/g, coercive field and remanent magnetization not greater than 98 Oe and 11 emu/g, respectively.

O trabalho apresenta uma análise técnica de desempenho dos motores de combustão interna ciclo Diesel, operando com combustível biodiesel em relação à operação com óleo diesel automotivo do tipo B. Busca-se neste trabalho definir uma relação tecnológica entre o antigo (óleo diesel) e o novo (biodiesel), demonstrando-se formas e processos de operação com ambos, a fim de enfatizar a garantia de eficiência da aplicação do biodiesel nos motores que hoje operam com óleo diesel automotivo. O desempenho foi avaliado em relação ao torque, potência, consumo específico de combustível e emissões de fumaça. A aplicação do biodiesel como uma nova forma de energia alternativa, sem alterações em projetos originais dos motores de combustão interna ciclo Diesel, motivou a realização deste trabalho. O motor utilizado nestes ensaios foi um motor Agrale M93 ID, monocilíndrico, com cilindrada de 668 cm³ e relação de compressão de 20,0:1. Neste motor foram ensaiados três tipos diferentes de biodiesel: o de soja, mamona e dendê. Todos os ensaios foram realizados utilizando-se percentuais específicos de adição de biodiesel ao óleo diesel. Utilizou-se inicialmente o B25 (adição de 25% de biodiesel ao óleo diesel tipo B), e posteriormente concentrações de B50, B75 e B100. Todo o sistema motriz foi instalado em uma bancada dinamométrica e instrumentado, a fim de permitir a coleta de informações e avaliações do torque, potência, consumo específico, emissões de fumaça, temperaturas e rotações operação. Os ensaios foram desenvolvidos em velocidades de rotação de 2600, 2400, 2200, 2000 e 1800 min-¹, para cada uma das concentrações de biodiesel e óleo diesel, coletando-se posteriormente todos os dados necessários para aplicar no programa de correção, conforme normatização vigente. Os resultados apresentaram pequenas variações nos parâmetros torque e potência, com variações mais significativas para o consumo específico e emissões de fumaça. Observa-se ao final dos ensaios que a aplicação de biodiesel destas três oleaginosas não altera o funcionamento do motor até percentuais próximos a 25%. Para misturas acima de 50%, verifica-se que o motor ensaiado apresenta reduções mais significativas nos parâmetros torque e potência, com aumento considerável no consumo específico de combustível e redução expressiva nas emissões de fumaça. / This study presents a Diesel cycle internal combustion engine technical analysis of performance operating on biodiesel fuel compared to the operation using type B automotive diesel oil. The aim of the study is to define the technological relationship between the long-standing diesel oil and the new biodiesel, demonstrating ways and processes of operation with both of them, so as to emphasize the guarantee of efficient application of biodiesel in engines which presently operate on automotive diesel oil. The performance was evaluated in relation to torque, power, specific fuel consumption and smoke emissions. The application of biodiesel as a new form of alternative energy, with no alterations in original cycle Diesel internal combustion engine projects, motivated this study. The engine used for the tests was a single-cylinder Agrale M93 ID, with 668 cc and 20,0:1 compression ratio. Three different types of biodiesel were tested in that engine: from soybeans, from castor oil plant (mamona) and from dende palm tree. All tests were carried out using specific percentages of biodiesel addition to the diesel oil. Initially, B25 (addition of 25% of biodiesel to the B type diesel oil) was tested, and then concentrations of B50, B75 and B100 were used. The whole engine system was installed and instrumented on a dynamometric bench, so as to allow the data collecting to record information and evaluations on torque, power, specific fuel consumption, smoke emissions, temperature and operating rotations. The tests were performed on rotation speeds of 2600, 2400, 2200, 2000 and 1800 min-¹, for each of the concentrations of biodiesel and diesel oil, obtaining all the necessary data to apply in the correction program, according to the present norms. The results presented little variation for the torque and power parameters and more significant variations for specific fuel consumption and smoke emissions. After testing, we observed that the application of biodiesel from those three oleaginous plants does not alter engine operation with percentages around 25%; for mixtures above 50%, the engine tested presented more significant reductions in torque and power parameters, with a considerable increase in specific fuel consumption and a substantial reduction in smoke emissions.

Esta dissertação de mestrado investigou a técnica de síntese por combustão em solução (SCS) para obtenção do pó ferroelétrico tantalato de bismuto e estrôncio (SrBi2Ta2O9) nanoestruturado. Para isso foram utilizados como precursores dos cátions, o nitrato de estrôncio, nitrato de bismuto pentahidratado, óxido de tântalo e pentacloreto de tântalo. A uréia foi empregada como agente redutor (combustível). As reações foram realizadas em forno elétrico do tipo mufla. Foram variados a proporção molar de combustível, temperatura do forno e os precursores do tântalo. O pó com a fase ferroelétrica SrBi2Ta2O9 foi conformado por prensagem uniaxial em pastilhas com 1mm de espessura e 10mm de diâmetro. Posteriormente, foram sinterizados em temperaturas de 1000°C, 1200°C e 1300°C para estudo de microestrutura e de propriedades elétricas. A caracterização dos pós foi realizada pelas técnicas de análise termogravimétrica (ATG), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise de área superficial específica (BET), análise cristalográfica por difração de raios X (DRX). A morfologia do pó foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e de transmissão (MET). Após a sinterização, as amostras foram caracterizadas quanto a sua microestrutura por MEV e espectroscopia por dispersão de energia de raios X (EDS), propriedades físicas usando o Princípio de Arquimedes e espectroscopia de impedância (EI). O pó apresentou a fase SrBi2Ta2O9 após tratamento térmico a 800°C por 2h, usando o pentacloreto de tântalo e excesso de combustível, apresentando tamanho médio de cristalito igual a 38 nm, área superficial específica de 8,8 m2/g. No processo de sinterização do material conformado rico em 4 % de bismuto, verifica-se uma densidade relativa de 92% quando sinterizado a temperatura de 1300°C por 2h. O material apresentou curva de histerese típica de materiais ferroelétricos. As características ferroelétricas de campo coercitivo (2Ec), e polarização remanescente (2Pr) dessa amostra, foram de 12 kV/cm e 1 μC/cm2, respectivamente, resultados abaixo do observado para o mesmo material obtido pelo método convencional de mistura de óxidos. / The present study has investigated a combustion synthesis (CS) to obtain nanostructured powder of strontium bismuth tantalate (SrBi2Ta2O9). Strontium nitrate, bismuth nitrate pentahydrate, tantalum pentachloride and tantalum pentoxide were used as inorganic precursors and urea was used as fuel. The reactions were performed in an electric muffle furnace. The molar proportion of fuel, synthesis temperature and precursors of tantalum were varied. The powder with ferroelectric phase SrBi2Ta2O9 was conformed by uniaxial pressure in pellets with 1 mm thickness and 10 mm diameter. Afterwards, the pellets were sintered at temperatures of 1000°C, 1200°C and 1300°C to study their microstructural and electric properties. Powder characterization was performed with techniques such as termogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), specific surface area (BET) and crystallographic analysis for X-ray diffraction (XRD). The morphofology of the powder was analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and transmission (TEM). The microstructure of the sintered samples was studied using SEM, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and impedance spectroscopy (IS). Furthermore, physical properties such as water absorption, density, porosity were evaluated by Archimedes method. The powder showed Aurivillius phase after calcination at 800°C for 2h, the average crystallite size was 38 nm and specific surface area 8,8 m²/g. The sinterization process of the specimen rich in bismuth (4%) indicated a relative density of 92% when sintered at 1300°C for 2h. Its ferroelectric characteristics of coercive field (2Ec) and remanent polarization (2Pr) were determined in 12 kV/cm and 1 μC/cm2, respectively.

Muitas áreas da indústria utilizam substanciais somas de energia térmica, geralmente obtida pela combustão de óleo, gás ou carvão. Na queima destes combustíveis geralmente é utilizado ar como oxidante, que é constituído aproximadamente por 21% de O2 e 79% de N2, em volume. Em muitos casos, os processos de combustão podem ser enriquecidos com o uso de oxidantes que possuem concentrações de oxigênio maior que a existente no ar. Isto é conhecido como combustão enriquecida com oxigênio (OEC) que pode trazer vários benefícios como a redução do consumo de combustíveis, aumento da energia térmica disponível, redução no volume dos gases de combustão, baixo custo de adaptação dos equipamentos existentes, entre outros. Com este cenário, o presente trabalho investiga o uso da combustão enriquecida com oxigênio em uma turbina a gás industriais de um eixo. O equipamento foi modelado termodinamicamente e com a consideração que os gases de combustão formados se encontram em equilíbrio químico. Dessa forma, são estudadas três formas de operação da turbina a gás com o uso do processo de enriquecimento da combustão, que são: 1) vazão de ar de admissão constante, 2) potência líquida constante com rotação fixa e 3) potência líquida constante com rotação variável. Os resultados mostram que pode ser obtido um aumento de até 143% na potência líquida e de 24% no rendimento térmico do ciclo para o caso 1. Entretanto, é necessária uma substancial soma de oxigênio para sustentar o processo. / Many industry areas use large amounts of thermal energy, usually obtained by burning oil, gas or coal. The combustion of these fuels generally used air as an oxidant, which consists of approximately 21% O2 and 79% N2, in volume. In many cases, combustion processes can be enriched with the use of oxidants with higher concentration of oxygen than present in the air. This is known as oxygen-enhanced combustion (OEC), which can provide several benefits such as reduced fuel consumption, increased thermal energy availability, reduction in flue gas volume, low retrofitting cost and others. With this background, this work investigates the use of oxygen-enhanced combustion in heavy duty single-shaft gas turbine. The equipment was thermodynamically modeled and the consideration that the combustion gases are in chemical equilibrium. Thus, three possible ways of implementation of the enrichment process of combustion were studied, which are: 1) constant intake air flow, 2) constant net power with fixed rotation and 3) constant net power with variable speed. The results showed that one can be obtained up to 143% increase in net power and 24% in thermal efficiency of the cycle in case 1. However, it’s necessary a substantial amount of oxygen to sustain the OEC process.

Orientador: Aparecido Carlos Gonçalves / Banca: Samuel da Silva / Banca: Eduardo Carlos Bianchi / Resumo: A técnica de análise de óleo é um tipo de manutenção preditiva, feita coletando-se o óleo de um equipamento e analisando-o posteriormente ou analisando-o direta e continuamente em sistemas "on-line". Em motores de combustão interna todas as peças possuem uma vida útil previamente estabelecida, com maior ou menor duração, de acordo com a função específica a elas atribuída. Pela análise do óleo podem-se monitorar as condições destas peças. A análise dos óleos permite identificar os primeiros sintomas de desgaste de um componente. A identificação é feita a partir do estudo da quantidade de partículas, tamanho, forma e composição das mesmas, presentes nas amostras de lubrificante, que fornecerão informações precisas sobre as condições das superfícies em movimento sem a necessidade de se desmontar o conjunto a qual estas partes pertencem. Tais partículas sólidas são geradas pelo atrito dinâmico entre as peças em contato no conjunto. De acordo com o estudo destas partículas podem-se relacionar as situações de desgaste do conjunto e atribuí-las a condições químicas e físicas. A análise dos óleos é feita por meios de técnicas laboratoriais que envolvem reagentes, instrumentos e equipamentos. O Laboratório de Análise de Partículas em Óleos-LAPO tem realizado vários trabalhos em motores de combustão interna a Diesel operando com biodiesel. Assim, para dar continuidade aos estudos foi aperfeiçoado um equipamento PIN-ON-DISK, já construído, utilizado para simular o efeito de possíveis contaminações de lubrificantes automotivos a diesel por biodieseis B5, Animal, Vegetal e Animal + Vegetal. Para isso foi feito um estudo teórico sobre os motores, lubrificantes e sobre os problemas e possíveis causas associadas às falhas destes. Além disso, diversos estudos acerca dos tipos de manutenção preditiva aplicadas a estes. Também foram vistos trabalhos de ... / Abstract: The oil analysis technique is a type of predictive maintenance, through collecting the oil from the equipment and analyzing it later in the laboratory or analyzing it directly and continuously via online systems. In internal combustion engines, the components have a pre-determined life span, being it a longer or shorter life, accordingly to the specific function assigned to each one of the parts. Using the oil analysis it's possible to monitor the conditions of such parts. That method can identify early on any symptoms of component wear. The identification is based on the study of the number, size, shape and composition of each particle; which are present in the lubricant samples. This provides accurate information about the conditions of the surfaces involved without requiring a complete disassemble of the machine. These solid particles are generated by dynamic friction among the parts in contact. Accordingly to the study of these particles, it's possible to identify the situations related to the wear and figure out the reasons why that's happening. These results can be related to the chemical and physical conditions that these surfaces are exposed to. The oil analysis is made with laboratorial techniques involving reagents, tools and equipments. The Laboratory for Particle Analysis in Oil (LAPO) has held several studies in internal combustion diesel engines operating with biodiesel. In order to continue these studies about wear debris the equipment PIN-ON-DISK was improved. This equipment was used to simulate the effect of potential contamination of lubricants by automotive diesel B5, Animal biodiesel, biodiesel made by Vegetable and biodiesel made by Animal plus Vegetables. In order to create this dissertation, there were studies of engines, lubricants, wear conditions and predictive maintenance. In addition, there were also studies on work done by other authors who deal with predictive ... / Mestre

Orientador : Prof. Dr. Marcos Lúcio Corazza / Coorientador : Prof. Dr. Fernando A. P. Voll / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa: Curitiba, 26/02/2016 / Inclui referências : f.101-105 / Resumo: O manejo, gerenciamento e a destinação final da crescente produção de resíduos sólidos urbanos (RSU) não é tarefa simples e vem sendo foco de intensa pesquisa. Organizações mundiais, governos federal, estaduais e municipais demandam soluções tecnológicas que possam os permitir lidar com o desafio da correta destinação dos resíduos urbanos. Ao mesmo tempo, a demanda por eletricidade no Brasil tem crescido nos últimos anos. Como parte da solução, o processo de geração de energia elétrica a partir de resíduos sólidos urbanos pode compatibilizar a disponibilidade de matéria-prima concentrada em um único local com a proximidade da usina com a carga. A gaseificação é um processo térmico que transforma materiais orgânicos em gás de síntese, do qual é possível gerar energia elétrica. Assim, é necessário se prever a quantidade de gás de síntese que pode ser produzida para que seja possível e otimizado o dimensionamento de um processo completo do tipo resíduo em energia. Neste contexto, este trabalho visa ao estudo teórico do processo de gaseificação do resíduo sólido urbano. Um modelo de equilíbrio foi desenvolvido para prever a quantidade de gás da gaseificação da cidade de Curitiba. Um método para avaliar a análise elementar do RSU, na ausência de informações experimentais, foi proposto e utilizado. Simulações de diferentes cenários para gaseificação foram calculados, incluindo condições supercríticas. O modelo desenvolvido foi validado com dados da literatura e utilizado para otimizar as condições de gaseificação. A condição ótima de reação pode variar de acordo com a composição do combustível, quantidade de ar injetada no sistema, umidade e pressão do gaseificador. Foi feita uma comparação entre as abordagens estequiométrica e não-estequiométrica. A abordagem estequiométrica pode ser equivalente a não-estequiométrica, porém não permite facilmente a adição de maior quantidade desubstâncias para avaliação. De maneira geral, dos resultados teóricos obtidos neste trabalho, os resíduos sólidos urbanos tem viabilidade técnica de serem usados como matéria-prima para produção de energia elétrica. Palavras-chave: Gaseificação, Resíduos Sólidos Urbanos, Modelagem de Equilíbrio, gás de síntese, syngas. / Abstract: Handling, management and disposal of the growing Municipal Solid Waste Production (MSW) is not a simple task and it has been focus of intense research. World organizations, Federal, State and Municipal governments need technological solutions that allow them to correct handle the challenge of urban waste disposal. At the same time, demand for electricity in Brazil has risen in last years. As part of the solution, the process of electric generation from the municipal solid waste gasification can match the availability of raw material concentrated in one location with the proximity of a power plant to the demanded area. The gasification is a thermal process that transforms organic materials in synthesis gas, from which is possible to generate electricity. Thereby, it is required the prediction of the synthesis gas amounts that can be produced to make possible the correct and optimal design of a complete waste-to-energy process. In this context, this work is aimed to a theoretical study regarding the urban solid waste gasification process. An equilibrium model has been developed to predict the product gas of the gasification of the Curitiba City Municipal Solid Waste (MSW). A method to evaluate the ultimate analysis of MSW when there is lack of experimental information was proposed and used. Simulations of different gasification scenarios were carried out, including predictions at supercritical conditions. Model developed was validated against literature and used for evaluate and optimizing the gasification conditions. The optimum reaction set point may vary according to the fuel composition, amount of air injected into the system, moisture and pressure in the gasifier. A comparison between the stoichiometric and nonstoichiometric approaches was also evaluated. The stoichiometric approach can be equivalent to the non-stoichiometric, but does not easily allow the additions of substances to evaluate its formation. In a general way, from the theoretical results obtained in this work it can be seen that the urban solid waste presents a potential technical feasibility to be used as a raw material for energy-production systems. Key words: Gasification, Municipal Solid Waste, Equilibrium modelling, synthesis gas, syngas.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-30Bitstream added on 2014-06-13T20:35:24Z : No. of bitstreams: 1 000739586.pdf: 7573451 bytes, checksum: 0dd7148fef9d1ad303c2f66921342e8b (MD5) / A técnica de análise de óleo é um tipo de manutenção preditiva, feita coletando-se o óleo de um equipamento e analisando-o posteriormente ou analisando-o direta e continuamente em sistemas “on-line”. Em motores de combustão interna todas as peças possuem uma vida útil previamente estabelecida, com maior ou menor duração, de acordo com a função específica a elas atribuída. Pela análise do óleo podem-se monitorar as condições destas peças. A análise dos óleos permite identificar os primeiros sintomas de desgaste de um componente. A identificação é feita a partir do estudo da quantidade de partículas, tamanho, forma e composição das mesmas, presentes nas amostras de lubrificante, que fornecerão informações precisas sobre as condições das superfícies em movimento sem a necessidade de se desmontar o conjunto a qual estas partes pertencem. Tais partículas sólidas são geradas pelo atrito dinâmico entre as peças em contato no conjunto. De acordo com o estudo destas partículas podem-se relacionar as situações de desgaste do conjunto e atribuí-las a condições químicas e físicas. A análise dos óleos é feita por meios de técnicas laboratoriais que envolvem reagentes, instrumentos e equipamentos. O Laboratório de Análise de Partículas em Óleos-LAPO tem realizado vários trabalhos em motores de combustão interna a Diesel operando com biodiesel. Assim, para dar continuidade aos estudos foi aperfeiçoado um equipamento PIN-ON-DISK, já construído, utilizado para simular o efeito de possíveis contaminações de lubrificantes automotivos a diesel por biodieseis B5, Animal, Vegetal e Animal + Vegetal. Para isso foi feito um estudo teórico sobre os motores, lubrificantes e sobre os problemas e possíveis causas associadas às falhas destes. Além disso, diversos estudos acerca dos tipos de manutenção preditiva aplicadas a estes. Também foram vistos trabalhos de... / The oil analysis technique is a type of predictive maintenance, through collecting the oil from the equipment and analyzing it later in the laboratory or analyzing it directly and continuously via online systems. In internal combustion engines, the components have a pre-determined life span, being it a longer or shorter life, accordingly to the specific function assigned to each one of the parts. Using the oil analysis it's possible to monitor the conditions of such parts. That method can identify early on any symptoms of component wear. The identification is based on the study of the number, size, shape and composition of each particle; which are present in the lubricant samples. This provides accurate information about the conditions of the surfaces involved without requiring a complete disassemble of the machine. These solid particles are generated by dynamic friction among the parts in contact. Accordingly to the study of these particles, it’s possible to identify the situations related to the wear and figure out the reasons why that’s happening. These results can be related to the chemical and physical conditions that these surfaces are exposed to. The oil analysis is made with laboratorial techniques involving reagents, tools and equipments. The Laboratory for Particle Analysis in Oil (LAPO) has held several studies in internal combustion diesel engines operating with biodiesel. In order to continue these studies about wear debris the equipment PIN-ON-DISK was improved. This equipment was used to simulate the effect of potential contamination of lubricants by automotive diesel B5, Animal biodiesel, biodiesel made by Vegetable and biodiesel made by Animal plus Vegetables. In order to create this dissertation, there were studies of engines, lubricants, wear conditions and predictive maintenance. In addition, there were also studies on work done by other authors who deal with predictive ...

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The use of ethanol as fuel has encouraged many countries to improve their production for this purpose. However, costs relating to their current production model have been occasionally mentioned as a drawback to its use. Among these stands out costs the energy expenditure necessary for distillation of the wort, which creates a final product with approximate composition of 95% by volume of ethanol in water. An alternative to disposal cost of this would be the use of ethanol with high water content (above 5% by volume). With this in mind, this study aims to develop a mathematical model that, together with experimental data, assess the effect that the use of alcohol fuel blends super hydrated has on the performance of spark ignition engines. For this, together with the commercial hydrous ethanol, blends were prepared with volume fractions of 90% (E90W10), 80% (E80W20), 70% (E70W30) and 60% (E60W40) ethanol in water and tests conducted in which maintained the ignition point and the fixed point which is advanced to obtain the maximum brake torque (MBT). The model has presented a good agreement wich pressure gradients and temperature in the cylinder and predicted changes in power, torque, efficiency and specific consumption of ethanol with relative errors less than 7%. For the variations in the test conditions the relative error was less than 13%. However, improvements must be made to calculate the mass of water in the mixture. The specific consumption of the mixture gradually increased with water content on the blend. Among fuels tested, E70W30 exhibited the best performance, followed by E80W20, both of which had higher yields than the commercial ethanol. / O uso de etanol como combustível tem fomentado muitos países a aperfeiçoarem seus processos de produção. Contudo, os custos relacionados ao seu atual modelo de produção têm sido ocasionalmente apontados como uma desvantagem a utilização deste biocombustível. Entre estes custos destaca-se o gasto energético necessário para destilação eficiente do mosto fermentado, cujo produto final é o chamado etanol hidratado (cerca de 95% em volume de etanol em água). Uma alternativa promissora para a redução deste custo é o uso de etanol combustível com altas frações de água (acima de 5% em volume), o chamado etanol super-hidratado. Com isto em vista, neste estudo é proposta a elaboração de um modelo matemático que, em conjunto com dados experimentais, seja capaz de prever o efeito que o uso de etanol super-hidratado tem no desempenho de motores de combustão interna. Para tanto, em conjunto com o etanol hidratado comercial foram preparadas misturas de etanol com as seguintes frações volumétricas de água: 10% (E90W10), 20% (E80W20), 30% (E70W30) e 40% (E60W40). Os ensaios foram realizados considerando-se duas condições operacionais do motor: a) ponto de ignição fixo b) o ponto de ignição avançado para obtenção do torque máximo do motor. O modelo foi capaz de simular de forma satisfatória os gradientes de pressão e temperatura no cilindro e apresentou uma boa capacidade de previsão do desempenho do motor, avaliado a partir das variações de potência, torque, eficiência de conversão e consumo específico de combustível. Exceto para o consumo específico de combustível, onde o erro estimado para as variações foi maior que 20%, a estimativa para as variações nos demais parâmetros de desempenho apresentou erros relativos menores que 7%. Para as variações das condições de ensaio o erro relativo foi menor que 13%. Também foi observado que o consumo específico de combustível aumentou gradualmente com o aumento do teor de água. Dentre os combustíveis testados, o E70W30 exibiu o melhor desempenho, seguida pela mistura E80W20, sendo que ambos apresentaram rendimentos maiores do que o etanol comercial.