Estudou-se o efeito da adição de oxigênio puro ao processo de incineração de resíduos industriais perigosos como meio de reduzir emissões poluentes para a atmosfera. Deu-se ênfase especial à emissão de Material Particulado (MP) pois este é freqüentemente o fator limitante dos processos de incineração e o mais difícil de controlar. O trabalho experimental foi desenvolvido em uma unidade industrial com fornalha rotativa, câmara de pós combustão e sistema de tratamento de gases. Foram utilizados percentuais de oxigênio na vazão de oxidante do resíduo variando de 21% (ar atmosférico) até 55% (ar com adição de O2). Os resíduos de teste, sólidos e líquidos, foram materiais e misturas de materiais escolhidos por apresentarem diferentes propriedades físicas e químicas. Os teores de cloro destes materiais foram de até 26%, o de nitrogênio até 6,5%, a umidade até 33,5% e o poder calorífico inferior variou entre 13,6 e 50,5 MJ/kg. Sais metálicos foram adicionados em testes especiais destinados à detecção deste tipo de emissão. Os resultados mostraram, para a maioria dos casos, redução expressiva na emissão de particulados, no volume de escórias e na emissão de gases ácidos. O tempo de combustão de uma carga típica caiu para 1/3 daquele obtido como o uso de ar atmosférico apenas. Por outro lado a emissão de NOx subiu, mas não ultrapassou o limite estabelecido pela legislação. A operação com a mistura de alto teor de cloro (26%) e nitrogênio (6,5%) mostrou comportamento diferente das demais, produzindo aumento da emissão de MP e gases ácidos, e acentuando a emissão de NOx. A maior emissão de MP parece decorrente da operação do sistema de tratamento de gases e não do processo de incineração em si. Um modelo matemático baseado em rede neural foi desenvolvido para a previsão das emissões de MP e NOx, mostrando resultados razoáveis para o número de testes disponíveis, 27 ao todo. No geral o processo mostrou-se exequível e técnica, econômica e ambientalmente atraente. / The addition of pure oxygen to a process of incineration of industrial hazardous wastes was investigated as a mean to reduce atmospheric pollutants. Special attention was given to the emission of particulate matter (PM), once this is often the lirniting and most difficult factor to control in the incineration processes. The experimental work was developed in an industrial plant comprised by a rotary kiln incinerator equipped with a post combustion chamber and a gas treatment system. Oxygen percentage in the waste oxidant flow was varied from 21% (atmospheric air) to 55% (air plus pure O2). The wastes, liquid and solid, were materiaIs and mixtures of materials specifically chosen to present a range of physical and chemical properties. In them chlorine content were up to 26%, nitrogen up to 6.5%, humidity up to 33.5% and net calorific value from 13.6 to 50.5 MJ/kg. Metallic saIts were added in tests designed to detect this kind of emission. The resuIts show for the majority of the tests an expressive reduction in the emissions of PM, bottom ash, and acid gases. The combustion time of a typical load was decreased to 1/3 of its usual value (atmospheric air) when O2 was added. On the other hand, emissions of NOx have increased, although they remained bellow legislation limits. The operation with a mixture containing high levels of chlorine (26%) and nitrogen (6.5%) showed a different behavior increasing PM and acid gases emissions and accentuating the NOx emissions. The increase in PM seems to be a resuIt of the cleaning gas plant operational characteristics, rather than of the incineration process itself. A mathematical model based on neural networks was developed to predict PM and NOx emissions, showing reasonable agreement with experimental data for the 27 tests carried out. In general the process showed to be feasible and technical, economical end environmentally attractive.

A utilização de combustíveis alternativos em MCI, visa a substituição ou a redução do consumo de combustíveis fósseis. Qualquer estudo do desenvolvimento de métodos e técnicas que melhore o desempenho dos motores usando combustíveis alternativos é de grande importância tecnológica, econômica e social. Com este fim, foi feito este trabalho de pesquisa, o qual consiste em ensaiar um motor usando misturas de 37% e 50% de etanol na gasolina. O etanol utilizado neste trabalho apresentou um grau alcoólico de 92 INPM aproximadamente. Os ensaios foram feitos em taxas de compressão 8:1, 9.5:1 e 11:1. Foi avaliada a influência dos diferentes parâmetros para um máximo de eficiência e um mínimo de poluição, aproveitando as vantagens de ambos combustíveis, já que, a gasolina tem alto poder calorífico e baixo índice octano, e o etanol tem baixo poder calorífico e elevado índice de octana. O combustível ideal deveria ter ambos os fatores elevados. Para verificar os resultados esperados, foram feitos neste trabalho, estudos cinéticos químicos da combustão a partir do desempenho do motor e geração de gases. Para cumprir este fim foram necessários estudos que incluem o diagnóstico do processo de combustão, já que, o diagnóstico do processo de combustão fornece toda a informação necessária, às análises de aspectos críticos do funcionamento do motor e de emissões. Comprovou-se que a velocidade da reação de oxidação do etanol é maior que da gasolina e que, o motor aproveita mais a energia química do etanol que da gasolina. / The use of alternative fuels in Internal Combustion engine, seeks the substitution or the reduction of the consumption of fossil fuels. Any study of the development of methods and techniques that it improves the acting of the motors using alternative fuels are of great technological, economic and social importance. With this goal, it was made this research work, which consists of tests in an engine using blends of 37% and 50% of ethanol in the gasoline. The ethanol used in this work presented an alcoholic degree of 92 INPM approximately. The tests were made in compression ratio 8:1, 9.5:1 and 11:1. The influence of the different parameters was evaluated for a maximum of efficiency and a minimum of pollution, taking advantage of the advantages of both fuels, since, the gasoline has high PCI and low octane index, and the ethanol low PCI and high octane index. The ideal fuel should have high both factors. To verify the expected results, they were done in this work, studies kinetic chemists of the combustion starting from engine performance and generation of gases. To execute this goal they were necessary studies that include the diagnostics of the combustion process, since, the diagnostics of the combustion process supplies all the necessary information, to the analyses of engine critical aspects operation and emissions. Was proven that the speed of the ethanol reaction of oxidation is larger than gasoline and that the engine takes advantage of more the ethanol chemical energy that of the gasoline.

Este trabalho apresenta uma análise comparativa entre diferentes geometrias de câmaras de combustão, no intuito de eleger a que proporcione queima mais adequada de etanol a um motor originalmente projetado para operar no ciclo Diesel que foi transformado para operar no ciclo Otto. O processo de formação de mistura é analisado desde a injeção de combustível no pórtico de admissão até o momento da ignição na câmara de combustão. Esta análise se baseia em simulações 1D e 3D, cujos modelos foram previamente validados em bancada experimental. / This work presents a comparative analysis between different combustion chambers, in order to elect one to provide a more suitable burning ethanol in engine originally designed to operate on diesel cycle which has been converted to operate on Otto cycle. The mixture formation process is analyzed since the port fuel injection until ignition timing in combustion chamber. This analysis is based on 1D and 3D simulations, of which models were previously validated in experimental bench.

O carvão mineral apresenta-se como uma importante alternativa para geração termoelétrica no Brasil. Os carvões brasileiros, porém, são caracterizados por elevados teores de enxofre, e na sua combustão libera-se consideráveis de quantidades dióxido de enxofre. O processo de combustão em leito fluidizado apresenta-se particularmente adequado para a queima destes carvões, notadamente devido à possibilidade da utilização de absorventes calcários para remoção in loco do dióxido de enxofre produzido na combustão. Neste trabalho estudou-se a combustão em leito fluidizado atmosférico borbulhante de um carvão mineral beneficiado para uso termoelétrico denominado CE4500, procedente de Criciúma-SC. Para absorção de enxofre utilizou-se um calcário dolomítico procedente de Ipeúna-SP. Utilizou-se a planta piloto para combustão em leito fluidizado do Laboratório de Engenharia Térmica e Fluidos da EESC-USP, com câmara de combustão de 0,5 x 0,5 m de seção transversal e 3 m de altura. Ensaios foram realizados para diferentes velocidades de fluidização e relações (Ca+Mg)/S de alimentação. Concentrações de gases foram medidas ao longo da altura e da seção transversal do reator, permitindo verificar a homogeneidade do processo, além do efeito dos pontos de alimentação de carvão e calcário sobre esta homogeneidade. Determinou-se conversões e coeficientes globais de taxa de reação para a combustão do carvão e para a sulfatação do calcário. Avalia-se que os resultados obtidos representam uma significativa contribuição para auxílio ao projeto de reatores, e para a validação de modelos matemáticos de simulação. / Mineral coal stands as an important alternative for thermoelectric power generation in Brazil. Brazilian coals, however, are characterized by high sulfur contents, and significant amounts of sulfur dioxide are produced in its combustion. The fluidized bed combustion process is particularly suitable for burning those coals, notably due to the possibility of using limestone absorbents to in loco remove the sulfur dioxide produced in the combustion. In this work the atmospheric bubbling fluidized bed combustion of a mineral coal was studied, which is a benefited coal for thermoelectric use named CE4500, from Criciúma-SC. A dolomitic limestone from Ipeúna-SP was used for sulfur absorption. The pilot scale fludized bed combustion plant of the Laboratory of Thermal and Fluids Engineering of EESC-USP was used, which has a combustion chamber of 0.5 x 0.5 m of cross section and is 3 m high. Tests were performed for different fluidization velocities and (Ca+Mg)/S feed ratios. Gas concentrations were measured along the height and the cross section of the reactor, allowing to verify the process homogeneity, besides the effect of the coal and limestone feeding points over this homogeneity. Conversions and global reaction rates were determined for both coal combustion and absorption by limestone. It is evaluated that the results that were obtained represent a significant contribution regarding reactor design as well as modeling validation.

O carvão é um combustível mundialmente utilizado para geração termoelétrica de potência em larga escala. Seja qual for o equipamento utilizado para a queima do carvão, a taxa de reação depende de cinética química e de condições de transporte de massa. A cinética química é definida principalmente pela temperatura do processo, atmosfera reativa, composição química e estrutura física das partículas, e tamanho do particulado. O transporte de massa externo às partículas reativas depende da mecânica dos fluídos, e do tamanho e concentração de partículas. O transporte de massa interno às partículas reativas depende da mecânica dos fluidos do escoamento intra-partícula, e da estrutura física e tamanho das partículas. Esse trabalho visa contribuir para a evolução do conhecimento relativo à taxa de combustão intrínseca ou controlada por efeitos intra-partícula, para um carvão brasileiro CE4500 em particular. Desenvolve-se um estudo de combustão de carvão em experimentos termogravimétricos não isotérmicos, em atmosfera de ar. Avaliações do comportamento reativo são apresentadas tendo em vista a massa e tamanho de partícula da amostra, e a superfície BET e estrutura física do carvão e das cinzas. Coeficientes de taxa de reação intrínsecos são estabelecidos para combustão em condições identificadas como primária e secundária, a primeira levando em conta o efeito combinado de devolatização e combustão de carbono fixo, e a segunda levando em conta apenas a queima do carbono fixo. / Coal is a worldwide fuel for large scale thermoelectric power generation. Whatever the device used for burning coal, the ultimate reaction rate depends on chemical kinetics and mass transport conditions. Chemical kinetics is mainly defined by process temperature, reacting atmosphere, chemical composition and physical structure of the particles, and particulate size. Mass transport external to the reacting particules depends on fluid mechanics, and particulate size and concentration. Mass transport internal to the reacting particles depends on intra-particle fluid mechanics, physical structure of the particles and particulate size. This work aims to contribute for enhancing knowledge regarding the intrinsic or intra-particle controlled combustion rate of a particular CE4500 brazilian coal. A study is carried out regarding coal combustion in thermogravimetric non-isothermal experiments, in air atmosphere. Evaluations are performed on reaction behavior regarding the mass and particle size of the sample, and the BET surface area and the physical structure of the coal and the ashes. Intrinsic reaction rate coefficients are established for combustion in conditions identified as primary and secondary, the first accounting for the combined effect of devolatilization and fixed carbon combustion, and the second accounting for fixed carbon combustion alone.

A geração de energia em larga escala a partir da combustão de carvões minerais impõe pesados ônus ao meio ambiente devido às emissões de poluentes. O processo de combustão em leito fluidizado destaca-se neste contexto, permitindo reduções de emissões de gases \'SO IND.X\' e \'NO IND.X\' acima de de 90%. O projeto, otimização e escalonamento de reatores de leito fluidizado são realizados de forma quase completamente empírica, através de desenvolvimentos em plantas de demonstração de escalas reduzidas. Os custos e tempos de implementação envolvidos são elevadíssimos, tornando ferramentas teóricas de apoio altamente desejáveis. Neste trabalho, desenvolve-se a modelagem e simulação da combustão em leito fluidizado atmosférico borbulhante de carvão mineral com altos teores de cinzas e enxofre com dessulfuração por calcário, através de uma abordagem fenomenológica. Comparações das predições do modelo são realizadas com dados experimentais gerados na planta piloto do NETeF, e estudos paramétricos são realizados para avaliação das performances do reator. As comparações mostram concordâncias e discrepâncias qualitativas e quantitativas entre perfis simulados e medidos das concentrações de gases e distribuições granulométricas do particulado. Isso indica a necessidade de aperfeiçoamentos na modelagem fenomenológica, notadamente com relação às correlações e dados empíricos utilizados. Apesar das discrepâncias, o modelo apresenta bons resultados quantitativos de eficiência de absorção de enxofre em comparação com os dados experimentais. / Energy generation through coal combustion imposes heavy environmental impacts due to pollutant emissions. The process of fluidized bed combustion distinguishes in this context allowing for emission reductions of \'SO IND.X\' and \'NO IND.X\' above 90%. The design, scaling-up, and optimization of fluidized bed reactors are mostly empirical, through small-scale demonstration plant developments. The costs and times of implementation involved in those developments are huge, making theoretical tools of analysis highly desirable. In this work modeling and simulation are performed for atmospheric bubbling fluidized bed combustion of high ash high sulfur coals, including desulfurization by limestone. A phenomenological approach to modeling is applied. Comparison of predictions are made against empirical measurements performed in the NETF pilot plant, and parametric studies are developed to evaluate reactor performances. The comparisons show both agreements and disagreements, qualitative as well as quantitative, between predictions and measured gas concentrations and particulate size distributions. This points to the necessity for improvements on the phenomenological modeling procedure that was applied, notably regarding the empirical correlations and data that were considered. Despite the discrepancies, the model produces good quantitative results of sulfur absorption efficiency in comparison to the empirical data.

Determinação do desempenho de um motor à combustão interna com ignição por centelha, sem modificação em sua taxa de compressão volumétrica, usando álcool etílico vaporizado como combustível. Para facilidade de obtenção de dados usou-se um sistema de aquecimento elétrico para a geração do vapor do álcool etílico. Mediu-se as descargas de ar e combustível, a potência no eixo e a temperatura dos gases de escape para vários ângulos de avanço de centelha e rotações do eixo do motor. Os resultados obtidos foram comparados com o desempenho do mesmo motor funcionando com gasolina e álcool, pelo sistema de mistura usando carburador. O processo de vaporização pode ser aplicado a motores do tipo ciclo Otto , que poderão funcionar com álcool etílico ou gasolina, com poucas alterações em seu desempenho. / Performance determination of a spark-ignition combustion-engine, without modification in compression ratio, fueled with etanol vapours. The data acquisition was simplified by the use of an electric heater to generate the etanol vapours. The data acquired are flow of air and fuel, net power and escape gases temperature to various spark advance angles and engine speed. The performance was compared with those obtained with the carburator system motor, gasoline and etanol as fuel. The vaporization process will be applied in Otto cycle engines that may work with etanol or gasoline as fuels, with few performance alterations.

O controle da mistura ar/combustível é muito importante para o correto funcionamento dos motores à combustão interna ciclo Otto. A relação entre o ar e o combustível influencia diretamente no funcionamento do motor, na emissão de poluentes e no consumo de combustível. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um controle da mistura ar/combustível a partir do estudo de modelos de malha fechada deste sistema. Esse controle tem por objetivo manter a mistura o mais próxima possível do ponto estequiométrico, a fim de otimizar a taxa de conversão de gases poluentes pelo catalisador, e utiliza um sensor de oxigênio, conhecido como sonda lambda, para realizar a realimentação do sistema, indicando se a mistura está no ponto estequiométrico. Este trabalho também apresenta o desenvolvimento de um compensador em malha fechada para controlar a mistura a/c (ar/combustível) em outros pontos, além do estequiométrico, através do uso de uma sonda lambda de banda larga. / The control of the air/fuel mixture is very important for the correct operation of Otto cycle internal combustion engines. The relationship between the air and the fuel directly influences the engine operation, pollutant emissions and fuel consumption. This work presents the development of an air/fuel ratio controller, based on the study of closed loop systems. This control aims to keep the A/F mixture as close as possible of the stoichiometric point, in order to optimize the conversion rate of pollutant gases by the catalytic converter, and uses an oxygen sensor, known as lambda probe to perform the feedback to the system, indicating whether the mixture is at the stoichiometric point or not. This work also presents the development of a closed loop controller for the air fuel ratio at values other than the stoichiometric one, by using a wide band lambda sensor.

Orientador: Júlio Santana Antunes / Coorientadores: José Luz Silveira; Wendell de Queiróz Lamas / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Daniel Travieso Pedroso / Banca: José Rui Camargo / Banca: Ederaldo Godoy Junior / Resumo: Neste trabalho de tese é desenvolvido metodologias de análise exergoeconômica-ambiental aplicado em motores-gerador operando com biogás para produção simultânea de energia elétrica e água quente. O método desenvolvido tem como objetivo mensurar o custo das emissões de CO2 para esse sistema, assim como estudar a sua influência no custo de operação pela técnica do custo de manufatura exergético. O método é aplicado a motores de combustão interna operando a biogás, com capacidade de produção de energia elétrica variando entre 4 kW a 2 MW, utilizando ou não a água da jaqueta para produção de água quente, dependendo do tipo de refrigeração do motos (a ar ou a água). Dois métodos são aplicados para análise exergoeconômica-ambiental, o primeiro baseado no método da distribuição de custo pelos fluxos exergéticos unitários dos produtos e outro baseado nos incrementos exergéticos dos componentes do sistema. Conclui-se que ambos os métodos são satisfatórios para avaliar o impacto do custo da emissão de poluentes e que a influência deste no custo de manufatura exergético incrementa entre 9,4 % e 19,6 % em relação aos métodos tradicionais que não consideram o custo da poluição ao meio ambiente / Abstract: In this thesis an econometric-environmental analysis methodology applied in generator-engines operating with biogas for the simultaneous production of electric energy and hot water is developed. The method developed has the objective of measuring the cost of CO2 emissions for this system, as well as to study its influence on the cost of operation by the technique of exergy cost of manufacture. The method is applied to internal combustion engines operating with biogas, with a production capacity of electric energy ranging from 4 kW to 2 MW, using or not the jacket water to produce hot water, depending on the type of engine cooling (air or water cooled). Two methods are applied for exergoeconomic-environmental analysis, the first one based on the method of cost distribution by the unitary exergy flows of the products and another based on the exergetic increments of the system components. It is concluded that both methods are satisfactory to evaluate the impact of the emission cost of pollutants and that the influence of this in the cost of exergético manufacture increases between 9,4% and 19,6% in relation to the traditional methods that do not consider the cost of pollution / Doutor

O incêndio florestal é uma complexa combinação da energia liberada na forma de calor devido à combustão dos produtos oriundos da pirólise da vegetação e o transporte dessa energia para o ar e para a vegetação à sua volta. O primeiro é o domínio da química e ocorre na escala de moléculas e o segundo é o domínio da física e ocorre em escalas de até quilômetros. É a interação desses processos sobre uma ampla gama de escalas temporais e espaciais envolvidas no incêndio florestal que faz a modelagem do seu comportamento uma tarefa tão difícil. A propagação do incêndio através de vegetação rasteira e folhas mortas foi simulada numericamente usando a formulação física do WFDS. A abordagem utilizada foi tridimensional e transiente, e baseada em uma descrição dos fenômenos físicos que contribuem para a propagação de um incêndio de superfície através de uma camada de combustível. Neste cenário de incêndio, existem duas regiões: vegetação e ar, cada uma com suas propriedades físicas e químicas e, embora elas precisem ser integradas no mecanismo de solução, há diferentes fenômenos que ocorrem em cada uma. Na região de vegetação, a abordagem é representá-la como partículas submalha cercadas de ar. O caráter heterogêneo da vegetação, como sua natureza, folhagens, pequenos galhos, etc. foi levado em conta usando propriedades físicas médias características da floresta amazônica. Os fenômenos na região de vegetação são a evaporação da sua umidade, a pirólise e a transferência de calor por radiação e por convecção. Na região do ar, a combustão com chama ocorre em um ambiente turbulento, onde as transferências de calor por radiação e por convecção desempenham um papel significativo. Para incorporar a radiação dos gases de combustão, o modelo físico emprega o método de volumes finitos, que resolve a equação de transferência de calor por radiação como uma equação de transporte para um número finito de discretos ângulos sólidos, e que pode ser usado em uma ampla faixa de espessuras óticas e meios participantes. A combustão turbulenta para a fase gasosa é modelada com base no modelo Eddy Dissipation Concept (EDC). O modelo de combustão turbulenta adota a hipótese de reação química infinitamente rápida entre o combustível e o ar e é controlado apenas pela velocidade de mistura desses reagentes. Esse modelo representa bem a física de incêndios em ambientes ventilados, como é o caso dos incêndios florestais. Para incluir os efeitos do transporte turbulento é utilizado o método Large Eddy Simulation (LES), que calcula explicitamente as grandes estruturas turbulentas, mas trata a dissipação e a cascata inercial em escalas menores usando aproximações na escala submalha. As regiões de vegetação e ar trocam massa e energia. O comportamento da mistura gasosa resultante da degradação térmica da vegetação e das reações de combustão é regido pelas equações de Navier-Stokes. As equações que regem os modelos físicos são formuladas como equações diferenciais parciais que são resolvidas por métodos numéricos. O método utilizado para discretização das equações é o método de diferenças finitas em malha deslocada. O modelo numérico utilizado resolve as equações de Navier-Stokes para fluidos compressíveis usando o filtro de Favre. A dissipação de energia cinética é obtida através de um fechamento simples para a tensão turbulenta: o modelo de coeficiente constante de Deardorff. O transporte turbulento de energia e massa é contabilizado pelo uso, respectivamente, de números de Prandtl e de Schmidt turbulentos constantes. Os resultados das simulações do modelo físico descrito foram comparados aos dados experimentais obtidos em campo para a propagação do incêndio na floresta amazônica. Apesar da idealização das condições de combustível, vento e as incertezas dos dados experimentais, as previsões do modelo estão na mesma ordem de grandeza dos experimentos. As taxas de propagação do incêndio experimentais variam de 0,12 +/-0,06 a 0,35+/-0,07 m/min. Mesmo considerando-se o desvio padrão da taxa de propagação do incêndio experimental, os valores das taxas simuladas ficaram dentro do erro experimental somente em dois de sete casos. As simulações mostraram que os parâmetros importantes para o modelo são a área superficial por volume da vegetação, sua massa específica aparente e sua umidade. Como o coeficiente de absorção por radiação é função direta da massa específica aparente e da área superficial por volume da vegetação, esses parâmetros afetam o comportamento numérico do incêndio de superfície. De acordo com os resultados das simulações numéricas, a umidade da vegetação também tem importância no incêndio de superfície. A temperatura inicial da vegetação e a umidade do ar na faixa de variação analisada não influenciam a taxa de propagação do incêndio. As simulações também mostraram que o processo de radiação é muito importante, e afeta diretamente todos os demais processos e a taxa de propagação do incêndio. A convecção tem importância muito menor que a radiação na condição de ausência de vento externo. A coerência das taxas de propagação do incêndio experimental e numérica em função da massa específica aparente de material combustível e da umidade da vegetação foi investigada. O modelo numérico é coerente em todas as nove combinações de casos. Já o experimento é coerente em quatro combinações. Com base nas comparações entre cada dois casos experimentais e as respectivas simulações numéricas, nota-se que as taxas de propagação a partir das simulações numéricas foram mais coerentes que as experimentais. / Forest fire is a complex combination of energy released as heat due to the combustion of the products from the vegetation pyrolysis and the transport of this energy to the surrounding air and vegetation. The first is the domain of chemistry and occurs on the molecular scale, and the second is the domain of physics and occurs at scales up to kilometers. It is the interaction of these processes on a wide range of temporal and spatial scales involved in forest fires that makes modeling its behavior such a challenging task. The spread of fire through small plants and dead leaves was simulated numerically using WFDS physical formulation. The approach used was three-dimensional and transient, based on a description of the physical phenomena that contribute to the spread of a surface fire through a layer of fuel. In this fire scenario, there are two regions: vegetation and air, each one with its physical and chemical properties and, although they need to be integrated into the solution mechanism, there are different phenomena that occur in each one. In the vegetation region, the approach is to represent it as subgrid particles surrounded by air. The heterogeneity of the vegetation, such as its nature, leaves, twigs, etc. was taken into account by using average physical properties that are representative of the Amazon forest. The phenomena in the vegetation region are the evaporation of its moisture, pyrolysis, heat transfer by radiation and convection. In the air region, the flaming combustion occurs in a turbulent environment, and heat transfer by radiation and convection play a significant role. To incorporate the radiation from the combustion gases, the physical model employs the finite volumes method, solving the radiation transfer equation as a transport equation for a finite number of discrete solid angles, which can be used in a wide range of optical thicknesses and participating media. Turbulent combustion for the gaseous phase is modeled using the Eddy Dissipation Concept (EDC) model. The mixing controlled turbulent combustion model adopts the assumption of infinitely fast chemical reaction between the fuel and air. This model represents well the fire physics in ventilated areas, as is the case of forest fires. To include the turbulent flow effects, it is used the Large Eddy Simulation (LES) method, which explicitly calculates the large turbulent structures, but models the dissipation and inertial cascade using approximations in the sub-grid scale. The vegetation and air regions exchange mass and energy. The behavior of the gas mixture resulting from the vegetation thermal degradation and combustion reactions is governed by the Navier-Stokes equations. The equations governing the physical model are formulated as partial differential equations, which are solved by numerical methods. The method used for discretization of the equations is the finite difference method on a staggered grid. The numerical model solves the Navier-Stokes equations for compressible fluids using the Favre filter. Dissipation of kinetic energy is achieved through a simple closure for the turbulent stress: the constant coefficient Deardorff model. The turbulent transport of heat and mass is accounted for by use of constant turbulent Prandtl and Schmidt numbers, respectively. The physical model simulation results were compared to experimental data obtained in the field for the spread of fire in the Amazon forest. Despite of the idealized conditions of fuel, wind and the uncertainties of the experimental data, the model predictions and the experiments are in the same order of magnitude. Experimental rate of spread range from 0.12 +/- 0.06 to 0.35 +/- 0.07 m/min. Even considering rate of spread experimental standard deviation, simulated rate values were within experimental error only in two of seven cases. The simulations showed that the important parameters for the model are the vegetation surface area to volume ratio, its bulk density and moisture. As the radiation absorption coefficient is a direct function of vegetation bulk density and surface area to volume ratio, these parameters affect the numeric behavior of the surface fire. According to the numerical simulations results, vegetation moisture is also important in the surface fire scenario. Vegetation initial temperature and air humidity in the range analyzed does not influence the rate of spread. The simulations also showed that the radiation process is very important and directly affects all other processes and rate of spread. Convection heat transfer has much less significance than radiation heat transfer in the absence of external wind. The consistency of the experimental and numerical rate of spread, as a function of combustible material bulk density and vegetation moisture was investigated. The numerical model is consistent in all nine case combinations. The experiment is consistent in four cases. Based on comparisons between each two experiments and their numerical simulations, it is noted that the rate of spread variation from the numerical simulation is more consistent than the experimental one.