O processo de admissão e exaustão exercem grande influência no desempenho de um motor a combustão interna. Vários têm sido os estudos para conhecimento e detalhamento do comportamento dos parâmetros que interferem nesses processos, nas últimas décadas. Este trabalho voltou-se principalmente para o ensaio experimental de um motor do ciclo Otto utilizando etanol como combustível, avaliando o desempenho deste motor utilizando três tipos distintos de comando de válvulas e dois coletores de admissão diferentes em sua geometria, além do uso da turbo - alimentação. Numa etapa complementar fez-se uma proposta inicial de simulação numérica do comportamento hidrodinâmico do escoamento na admissão, usando técnicas de CFD, através do software CFX. Os resultados experimentais permitiram apontar o melhor arranjo não só sob o ponto de vista de torque, potência e consumo específico, como também, o que apresentou menor índice de emissões para os gases CO, CO2, NOx, HC. Criou-se um farto banco de dados para subsidiar pesquisas em motores movidos a etanol, material escasso na bibliografia aberta. A simulação numérica apresentou concordância com alguns parâmetros medidos, mas merece ainda alguns ajustes no refinamento da malha, no tempo de simulação, e no número de ciclos ensaiados, para comprovação e maior confiabilidade nos resultados obtidos. / Intake and exhaust process exercise great influence in Internal Combustion Engine performance. The behaviour of parameters that interfere in this process have been studied in the last decades. The mainly goal of this work is to test experimentally a cycle Otto engine that use ethanol as fuel, evaluating its performance using three different types of the camshaft and two intake manifold of different geometry, besides the use of the turbocharger. In addition an initial proposal numeric simulation of the hydrodynamic flow behaviour in intake, using techniques of CFD with the software CFX was made. The experimental results allowed to aim the best arrangement of the torque, specific consumption and power and what presented lower index of emissions for the gases CO, CO2, NOx, HC. A full database was created to subsidize researches in engines powered ethanol. The numeric simulation presented agreement with some measured parameters, but it still deserves some fittings in the refinement of the mesh, in the time step of simulation and in the number of rehearsed cycles, for confirmation and larger reliability in the obtained results.

A acirrada competição no mercado automobilístico, aliada às exigentes legislações de emissão de poluentes, acelera não somente a corrida pelo aumento de qualidade e redução de custo dos produtos, mas também a renovação e redução dos ciclos de vida dos produtos, travando uma verdadeira batalha pelo tempo. É nesse cenário que a aplicação das tecnologias de motor, as técnicas de projeto e de gerenciamento de projeto interagem para desenvolvimento dos novos motores, e o atendimento ou mesmo a superação das metas estará intimamente ligado não somente a competência técnica envolvida, mas também à eficiência dos processos de desenvolvimento de produtos aplicados. Este trabalho propõe um modelo para o processo de desenvolvimento de motores de combustão interna para a indústria automobilística, tomando como base referências bibliográficas e procedimentos e metodologias aplicadas para desenvolvimento de motores em um fabricante de motores diesel levantados a partir de um estudo de caso. Esse processo, associado às sugestões de melhorias, ferramentas e práticas pode ser, de forma conceitual, estendidos ao desenvolvimento de qualquer componente do automóvel, o próprio automóvel ou até mesmo outros produtos manufaturados que agreguem tecnologia e que estejam expostos a um mercado hostil como o automotivo. / The tight competition in the automotive industry, together with stringent pollutant emissions legislations, speeds up not only quality and cost reduction efforts, but also new products development and massive product life-cycle reduction, which leads to an endless war against time. In this environment the engine technologies, engineering methods and tools and project management techniques interact among themselves for new engine developments. As a consequence, the meeting and surpassing of these targets are linked not only to technical competence evolved, but also to product development process efficiency. This study proposes a methodology for engine development process for automotive industry, based on bibliography references and methodologies applied in a diesel engine manufacturer, raised from a Case Study. These processes, methods and procedures, along with improvement suggestions could be, as a concept, used for every automotive component, the vehicle itself and also any other manufactured product which has technology added to it.

Este trabalho foca no desenvolvimento de uma unidade de gerenciamento eletrônico que tem como objetivo controlar um motor de combustão interna do ciclo Otto. Essa unidade é composta por três blocos independentes, onde cada um deles é composto por um hardware e um software específico. O primeiro bloco é chamado de gerenciamento e ele é responsável por ler todos os sinais de sensores, processá-los e criar com isso alguns parâmetros de controle que são transmitidos para o bloco de sincronismo por meio de uma comunicação SPI (Synchronous Peripheral Interface). O bloco de sincronismo por sua vez recebe esses parâmetros com a intenção de controlar as válvulas injetoras e as bobinas de ignição no momento exato para manter o motor em um funcionamento perfeito. O terceiro bloco é chamado comunicação/diagnose, sendo responsável por ser a interface entre o motor e os usuários e desenvolvedores. Portanto, ele monitora algumas informações do motor e as mostram em um display, bem como possíveis falhas que possam ocorrer na utilização dele. Sendo assim, o objetivo principal desse trabalho é mostrar como essa unidade de gerenciamento eletrônico foi desenvolvida, algumas estratégias usadas para controlar o motor e alguns resultados práticos aplicando essa unidade de gerenciamento eletrônico em um motor real montado em uma plataforma de metal chamado mock-up. / This paper focuses on the development of an electronic management unit which has the objective to control an Otto cycle internal combustion engine. This unit is composed by three separated blocks where each one of these blocks is composed by one specific hardware and software. The first block is named management and it is responsible to read all the engine sensors signals, to process these signals and to create with it some parameters of control that is transferred to the synchronism block through a SPI (Synchronous Peripheral Interface) communication. The synchronism block receives these parameters in order to control the nozzles and the ignition coils in the exact moment to keep the engine running perfectly. The third block is named communication/diagnoses and it is responsible to be the interface between the engine and the drivers and developers. So it monitores some engine information and it shows this information in a display, as well some possible faults that can occur with the use of it. Therefore, the main purpose of this work is to show how this electronic control unit was developed, some strategies used to control the engine and some practical results, by applying this electronic control unit in a real engine assembled in an iron base platform, named mock-up.

O avanço da capacidade do processamento dos computadores e do desenvolvimento de métodos numéricos tem proporcionado ferramentas de modelagem, projeto e otimização cada vez mais eficientes para a constante melhoria de caldeiras de recuperação química Kraft. Dentre as técnicas utilizadas, os modelos CFD abrangentes tem sido empregados nos últimos anos para representar a operação da caldeira de recuperação considerando o maior número possível processos vinculados ao escoamento dos gases de combustão. O presente trabalho busca desenvolver um modelo CFD abrangente considerando o escoamento turbulento dos gases de combustão, o arraste das gotas de licor, a combustão homogênea dos voláteis em fase gasosa, as etapas de combustão heterogênea do licor preto e uma representação simplificada do leito carbonizado. Os resultados se mostraram coerentes com o comportamento apresentado na literatura. A simulação do modelo permite análise dos projetos e das operações da caldeira. / The advance of computer processing power and the development of numerical methods promote more efficient tools for modeling, design and optimization aiming to increase improvements in Kraft recovery boilers. Among the available techniques, the comprehensive CFD models have been applied in the last years to represent the recovery boiler operation considering as much as possible processes linked with flue gas flow. The objective of present work is the development of a comprehensive CFD model considering turbulent flue gas flow, black liquor droplets drag, volatiles homogeneous combustion in gas phase, the steps of heterogeneous black liquor combustion and the simplified interaction between flue gas flow and char bed. The results have good agreement with boiler behavior presented in the literature. The simulation of the comprehensive model allows the analysis of design and operations of the boiler.

Esse trabalho compara análises modais, obtidas por dois métodos distintos, de propriedades de imagens de chamas de um forno industrial. Visto que a combustão de gases e líquidos é caracterizada pelo tipo de injeção de combustível, pela formação aleatória de vórtices e pela distribuição de reagentes, o exato sinal de excitação do sistema é, na prática, muito pouco conhecido, cabendo aos métodos de análise a identificação dos parâmetros modais sem essa informação. Para vencer este obstáculo, na presente dissertação foram utilizados o método de Ibrahim no Domínio do Tempo (ITDM) e o método Eigensystem Realization Algorithm (ERA) associados à técnica do decremento aleatório (Random Decrement - RandomDec). A técnica RandomDec permite a obtenção de um sinal proporcional ao decaimento livre do sistema, a partir de uma excitação aleatória. Essa proporcionalidade permite que os métodos no domínio do tempo citados anteriormente sejam empregados na obtenção das características de vibração do sistema. O estudo da dinâmica de chamas com base em propriedades de suas imagens é tema muito pouco abordado na literatura; por esse motivo, inicialmente foi realizado, por meio de simulações numéricas em um sistema hipotético, um completo teste de sensibilidade de todos os métodos e da técnica a serem implementados no problema real do forno industrial. Posteriormente, os dados de chamas foram utilizados para obtenção dos modos de vibrar das propriedades de imagens. Os resultados mostram que a modelagem realizada pelo ERA para sistema SIMO (single input and multiple output) fornece modos de vibrar com amortecimentos mais condizentes com a dinâmica da chama e, assim, sugerem que, em princípio, está técnica poderia ser utilizada prontamente na identificação desse tipo de sistema, sem a necessidade da realização de qualquer outra análise modal para corroborar os resultados. Além disso, a identificação de um sistema complexo como o analisado, utilizando métodos de análise modal operacional, enseja a possibilidade de pesquisas visando obter sistemas de controle baseado em imagens para plantas com características semelhantes. / In this present study, two different modal analysis methods are applied to obtain and compare models for properties of flame images captured in an industrial furnace. Since combustion of gases and liquids is characterized by the type of fuel injection, random formation of vortices and distribution of reagents, the system excitation signal isn\'t precisely known in the reality, thus the analysis methods must identify the modal parameters without this information. To overcome this obstacle, Ibrahim Time Domain Method (ITDM) and Eigensystem Realization Algorithm (ERA) associated with the Random Decrement (RandomDec) technique were implemented in this thesis. The RandomDec technique give the means to obtain a signal which is proportional to the free decay of the system when it is randomly forced. This proportional signal allows the previously mentioned analysis methods to be used to identify vibration characteristics of the system. The study of flame dynamics based on its image characteristics is barely approached in the literature; for this reason, a complete sensitivity test of all the methods and techniques to be implemented in the real problem of industrial furnaces was initially performed through numerical simulations of a hypothetical system. Afterwards, flame data was used to obtain the vibration modes of image properties. The results lead to conclude that the SIMO (single input and multiple output) model obtained by ERA has vibration modes with more consistent damping regarding flame dynamics and suggest also that this technique could be readily used in the identification of this kind of system, without the need of any other modal analysis for results corroboration. Furthermore, the utilization of operational modal analysis methods to identify a complex system such as the analyzed one may instigate researches on image-based control systems of industrial plants with suchlike characteristics.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-07-06T16:41:24Z No. of bitstreams: 1 Flavio Michels Bianchi_.pdf: 5656297 bytes, checksum: babcb37759c827b4912894a5e8a91ccd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-06T16:41:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Flavio Michels Bianchi_.pdf: 5656297 bytes, checksum: babcb37759c827b4912894a5e8a91ccd (MD5) Previous issue date: 2018-03-21 / Nenhuma / Baseado na tecnologia de leito fluidizado borbulhante, um combustor em escala de bancada foi utilizado para conduzir trabalho de pesquisa em coqueima de misturas de carvão mineral e biomassa (serragem). O carvão mineral presente no sul do Brasil é na sua maioria do tipo sub-betuminoso e é beneficiado para alcançar requisitos típicos das usinas termelétricas localizadas no sul do Brasil. Tem aproximadamente 40% de cinzas e uma substancial quantidade de enxofre (aproximadamente 2%). A umidade é um componente comum nas biomassas e que pode dificultar a combustão da biomassa pura exigindo ajustes operacionais. Além disso, o percentual de umidade normalmente sugere poderes caloríficos menores quando comparados com o carvão. Verificando algumas características destes combustíveis a queima combinada aparece como possibilidade de minimizar problemas associados a queima singular destes combustíveis. A proposta deste trabalho foi de determinar a melhor proporção de mistura para a operação de coqueima, misturando carvão mineral e biomassa de madeira em um combustor de leito fluidizado borbulhante em escala de bancada. Resultados experimentais sugerem que misturas de combustível contendo até 10% de biomassa oferecem melhores resultados em termos de emissões e controle da estabilidade das temperaturas. Também foi pretendido avaliar o impacto das emissões nos gases de exaustão quando comparado com a queima simples de carvão mineral em leito fluidizado borbulhante. O estudo apresentou boa eficiência de combustão para os casos considerados, incluindo baixas emissões de CO e alcatrões. As emissões de SO2 não foram afetadas pela presença da biomassa. Ademais, o regime de fluidização de 6 umf e o excesso de ar de 70% foram estimados como mais assertivos para a operação baseados no desempenho e temperatura dos gases de exaustão. / Based on bubbling fluidized bed technology, a bench scale combustor was used to conduct research works in co-firing of coal and biomass (wood shavings) blends. South Brazilian subbituminous coal, beneficiated to achieve typical thermal power plant requirements located in south Brazil. Still have about 40% of ash content and a substantial amount of sulfur (around 2%). Related to some processes including an environmentally friendly concept of combustion, but not giving up the reliability of coal in terms of supply and storage, a co-firing of coal together with biomass agrees with these interests. Biomass wood shavings in the south of Brazil are cheap, easy to find and an obviously renewable source of energetic fuel. Nevertheless, this kind of biomass is rich in moisture. The moisture is a usual component of biomasses, which may hinders the combustion of biomass alone requiring operational adjustments. Furthermore, the percentage of moisture normally suggests lower heating values when compared to coal. Characteristics of these fuels indicate that cofiring can minimize problems associated with the single burning of these fuels. The purpose of this work was to determine the best blend proportion of operation for co-firing, mixing coal and wood shavings in a bubbling fluidized bed bench scale combustor. Experimental results suggest that fuel blends containing up to 10% biomass provide better results in terms of emissions and temperature control. It was also intended to evaluate the impact on flue gas emissions when compared with just coal burning in a bubbling fluidized bed. The study presented good combustion efficiency for the considered cases, including low emissions of CO and tars. SO2 emissions were not affected by the presence of biomass. In addition, the fluidization regime of 6 umf and the excess air of 70% were estimated as more assertive for the operation based on the performance and temperature of the exhaust gases.

A simulação numérica de chamas turbulentas é ainda hoje um desafio para as práticas de mecânica dos fluidos computacional. Compreendendo que as abordagens numéricas mais completas e realísticas atualmente disponíveis podem ser computacionalmente proibitivas, diversos modelos vêm sendo desenvolvidos com o objetivo de reproduzir os fenômenos envolvidos na combustão de uma forma simplificada, mas ainda fisicamente consistente. Este trabalho é, portanto, dedicado à comparação de diferentes modelos de fechamento para a turbulência baseados nas equações de Navier-Stokes em médias de Reynolds e de modelos para simplificação da cinética química baseados no conceito de flamelets, com e sem a modelagem da radiação térmica, esta última através do modelo de soma-ponderada-de-gasescinzas. Para tanto, na primeira parte do presente trabalho são comparados seis modelos de turbulência na solução de um jato turbulento de propano, não reativo e isotérmico, circundado por uma corrente paralela de ar, quanto a sua eficiência na predição dos valores médios da velocidade longitudinal e transversal, fração mássica de propano e massa específica da mistura. Os modelos são o k- Padrão (empregado na sua versão original e com mais duas modificações nas suas constantes conforme propostas encontradas na literatura), o k- Realizable, o k- Padrão e o k- Shear-Stress Transport. Um dos modelos de melhor desempenho é então usado na simulação de uma chama turbulenta não pré-misturada de metano/hidrogênio/nitrogênio circundada por um escoamento coaxial de ar de baixa velocidade, no qual são então comparados os modelos para redução da cinética química baseados no conceito de flamelets, o Steady Laminar Diffusion Flamelet (SLDF) e o Flamelet-Generated Manifold (FGM), tendo os seus resultados comparados aos dados experimentais para os valores médios da velocidade longitudinal, fração de mistura, temperatura e frações mássicas das espécies químicas. Dentre os modelos de turbulência avaliados, é observado que as duas versões ajustadas do k- Padrão e o k- Padrão se mostraram com melhor concordância em relação às medições experimentais do que os demais. No presente estudo é também avaliada a consistência dos dados experimentais reportados e uma discrepância é identificada neste jato, mas que, conforme verificado, não compromete a comparação dos modelos aqui proposta. Na solução do escoamento reativo, o modelo SLDF se mostrou com resultados bastante próximos aos resultados experimentais (exceto para o NO), sendo aprimorados ainda mais com a inclusão da modelagem da radiação térmica, sobretudo para regiões mais distantes do bico injetor do combustível, após o pico de temperatura da chama. O modelo FGM, contudo, apresentou resultados muito aquém dos esperados, sobretudo para as frações mássicas das espécies químicas, mesmo utilizando malhas com nível de refinamento muito maior e com o teste de diversas combinações de espécies para a variável de progresso da reação, e no qual a inclusão da radiação na modelagem também não trouxe benefícios perceptíveis. Todas as simulações numéricas foram realizadas empregando o código comercial ANSYS Fluent, versão 15.0.0. / The numerical simulation of turbulent flames is still a challenge for today's computational fluid dynamics practices. Understanding that the most complete and realistic numerical approaches available today may be computationally prohibitive, several models have been developed in order to reproduce the phenomena involved in combustion in a simplified, but still physically consistent, way. Therefore, this work is dedicated to compare different models for turbulence closure based on the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations and models for simplification of the chemical kinetics based on the flamelet concept, with and without thermal radiation modeling through the weighted-sum-of-gray-gases model. Thus, in the first part of the current work six turbulence models are employed to solve a turbulent nonreactive isothermal flow, a propane jet surrounded by a parallel stream of air. The models are compared through their effectiveness in predicting the mean values of longitudinal and transversal velocities, propane mass fraction and mixture density. The models are the Standard k- (employed in its original version and with two modifications according to proposals found in the literature), the Realizable k- , the Standard k- and the Shear-Stress Transport k- . One of the best performing models is then used to simulate a turbulent nonpremixed flame of methane/hydrogen/nitrogen surrounded by a low-velocity air coflow, in which are compared the models to reduce the chemical kinetics based on the flamelets concept, the Steady Laminar Diffusion Flamelet (SLDF) and the Flamelet-Generated Manifold (FGM), being the numerical results compared to the experimental data for the mean values of longitudinal velocity, mixture fraction, temperature and species mass fractions. Among the six turbulence models evaluated, it is observed that the two adjusted versions of the Standard k- and the Standard k- showed better agreement with the experimental measurements than the other models. In the current study it is also evaluated the consistency of the reported experimental data and a discrepancy is identified, which, as verified, does not compromise the models comparison here proposed. In the solution of the reactive flow, the SLDF model showed results very close to the experimental results (except for NO), being further enhanced with the inclusion of the thermal radiation modeling, especially for regions far from fuel nozzle, after the peak of temperature of the flame. The FGM model, however, showed results far below the expected, especially for the mass fractions of chemical species, even using meshes with much higher refinement level and testing of various species combinations for the reaction progress variable. The inclusion of the radiation modeling did not brought noticeable benefits. All the numerical simulations were performed employing the ANSYS Fluent version 15.0.0 commercial code.

A diminuição nos custos de fabricação das SOFC e também a flexibilização do combustível utilizado em seu abastecimento são obstáculos que, uma vez transpostos, podem possibilitar a utilização em larga escala das SOFC. A melhoria no desempenho dos componentes das SOFC pode fazer esse dispositivo trabalhar em temperaturas mais baixas, facilitando a operação do dispositivo e aumentando sua vida útil. Nesse sentido, é útil o desenvolvimento de métodos de fabricação simples e de baixo custo de componentes de SOFC, que atualmente são obtidos na forma de filmes finos cerâmicos. Assim, é proposto o desenvolvimento de uma nova técnica baseada na reação de combustão para síntese de pós e a aerografia, no intuito de, por via úmida, obter filmes finos porosos de composições cerâmicas. Foram realizadas deposições de manganitas de lantânio dopadas com estrôncio e cromo (LSM e LSCM) e óxido de cério dopado com lantânio (LCO) sobre substratos de zircônia estabilizada com ítria (YSZ) e de aço AISI 430, com o propósito de verificar a viabilidade do método de combustão de solução aspergida (CSA) proposto neste trabalho. Embora vários dos filmes fabricados tenham ficado descontínuos ou com uma quantidade excessiva de trincas, alguns resultados foram satisfatórios. Alguns filmes de LSM depositados sobre YSZ apresentaram tamanho de grão reduzido, da ordem de algumas dezenas de nanômetros, e uma porosidade fina e interconectada que levou o material a apresentar um bom desempenho eletroquímico, visando sua aplicação como cátodo de SOFC. A partir das suas propriedades eletroquímicas e, principalmente, pela energia de ativação dos processos do eletrodo, verificou-se que a microestrutura conferida pelo método de CSA proporcionou uma melhoria no desempenho da LSM. Os filmes de LSM obtidos nesse trabalho apresentaram energias de ativação inferiores a 1,26 eV, enquanto na literatura são encontrados valores mais altos para meia-células semelhantes. / Lowering fabrication costs of SOFC’s and also their fuel flexibility are obstacles that, once transposed, can make possible the mass utilization of such devices. The improvement on the performance of SOFC’s components can allow these devices to work in lower temperatures, facilitating their operation and increasing their lifespan. In this sense, is very useful the development of simple and cheap fabrication techniques of SOFC’s components, which are nowadays obtained in the form of thin ceramic films. Thus, the development of a new fabrication method is proposed, based on the solution combustion synthesis reaction and airbrush painting, in order to obtain, by a wet chemical route, thin and porous ceramic films. Depositions of strontium and cobalt doped lanthanum manganites (LSM and LSCM) and lanthanum doped cerium oxide (LCO) were carried out over yttria-stabilized zirconia (YSZ) and AISI 430 steel with the intent of verifying the viability of the Airbrushed Solution Combustion (ASC) method, proposed in this work. Although several films fabricated by ASC were discontinuous or excessively cracked, some results were satisfactory. Some LSM films deposited over YSZ showed reduced grain size, in the order of tens of nanometers, and a fine interconnected porosity, which led the material to present good electrochemical performance, aiming its application as a SOFC’s cathode. From their electrochemical properties and, mainly, through activation energy of the electrode processes, it was seeing that the microstructure acquired with the ASC method enhanced the overall performance of LSM. The LSM films obtained in this work showed activation energies below 1,26 eV, while in the literature the values are higher than this for similar half-cells.

A preservação ambiental e o uso de combustíveis fósseis para geração de energia têm estimulado a realização de pesquisas na busca de alternativas para a redução das emissões de gases poluentes como CO2, CO, SO2 e NOx. O uso da biomassa em sistemas de co-combustão em leito fluidizado é mencionado como uma destas alternativas. O presente trabalho utilizou biomassa residual da indústria de extração de tanino, o Resíduo de Cascas de Acácia Negra (RCAN), em conjunto com carvão mineral da Mina de Candiota – RS com o objetivo de estudar a fluidodinâmica entre diferentes composições destes materiais em sistema de leito fluidizado com areia em escala de laboratório e em uma unidade piloto. Também foi realizada a avaliação dos parâmetros operacionais e das emissões dos gases gerados na co-combustão das misturas em planta piloto com reator de leito fluidizado borbulhante. Durante a fluidização no sistema de escala laboratorial, os valores da velocidade mínima de fluidização, Umf, variaram consideravelmente com o aumento da concentração de RCAN no leito em relação à fluidização utilizando-se somente o carvão mineral Da mesma forma, a queda de pressão, ΔP, diminuiu com o aumento da concentração da biomassa no leito. Nas operações de co-combustão em planta piloto, as misturas de carvão mineral e RCAN necessitaram de menores porcentagens de excesso de ar (99,7% a 65,2%) no reator em comparação à queima apenas de carvão mineral (108,4% a 107,5%) para que se atingisse a temperatura de operação do leito. Em particular, a condição de maior quantidade de biomassa na alimentação pode se observar a menor porcentagem de excesso de ar (50,8%). Ainda, a co-combustão do RCAN com carvão mineral favoreceu a diminuição das concentrações de SO2 nos gases gerados em mais de 90%, mantendo as emissões em níveis aceitáveis conforme os limites de emissão estabelecidos pela resolução CONAMA Nº 436, de 22/12/2011 e Resolução SEMA Nº 016 de 2014. / The environmental issues brought by the use of fossil fuels for power generation have led to the development of research in the exploration for alternatives to reduce emissions of greenhouse gases or pollutants such as CO2, CO, SO2, and NOx. The biomass use in cofiring systems with fluidized bed has been mentioned as one of these alternatives. The present work used biomass waste from tannin extraction industry, Black Wattle Bark Waste (BWBW), jointly with coal for the purpose of studying the fluid dynamics biomass mixtures with coal and sand in different proportions of the materials in laboratory scale fluidized bed system. Also, operational parameters and emissions generated in a cofiring pilot plant with bubbling fluidized bed reactor were evaluated. The fluidization tests performed on a bench scale showed that the values of the minimum fluidization velocity, Umf, varied considerably with increasing concentration of BWBW compared with the fluidization of coal. Likewise, the pressure drop through the bed, ΔP, decreased with increasing concentration of biomass in the bed. In the cofiring operations, coal and mixtures BWBW required smaller percentages of excess air in the reactor (99,7% a 65,2%) in comparison with the pure coal (108,4% a 107,5%) burning to obtaining the bed operating temperature. The burning of the mixture with higher amounts of biomass in the reactor feed had the lowest percentage of excess air (50.8%). It was also evidenced a decrease of SO2 generation in more than 90% for the flue gas generated in the coal with BWBW cofiring keeping emissions at acceptable levels in comparison with emission limits of current legislation CONAMA Nº 436, from 22/12/2011 and legislation SEMA Nº 016 of 2014.

Orientador: Celso Eduardo Tuna / Resumo: Com a criação de combustíveis alternativos para a redução de emissões de CO2 no setor aeronáutico, torna-se necessária a determinação de suas propriedades de segurança e, entre elas destacam-se os limites de inflamabilidade. O combustível alternativo aeronáutico, que é utilizado neste trabalho, é o farnesano, fabricado a partir da cana de açúcar, por um processo que transforma açúcar em hidrocarboneto, pela empresa Amyris, localizada em São Paulo, Brasil. O objetivo dessa dissertação é determinar experimentalmente os limites de inflamabilidade, inferior (LII) e superior (LSI) do farnesano, QAV e misturas de 10% (F10) e 50 % (F50) em massa de farnesano com o QAV a pressões reduzidas em ar. Utiliza-se uma bancada experimental, que segue a norma americana ASTM E681, para a determinação dos limites de inflamabilidade, em que se utiliza o critério visual de propagação de chama e um recipiente de vidro borosilicatado de 20,716 L. Primeiramente são determinados os limites de inflamabilidade dos combustíveis para a pressão de 101,3 kPa em temperaturas entre 140 e 220°C, comparando-se os resultados com os valores teóricos disponíveis na literatura para a validação do procedimento experimental. Em segundo lugar, são determinados os limites de inflamabilidade das amostras a pressões reduzidas como 80, 60, 40 e 20 kPa em temperaturas entre 140 e 200°C. Foram realizados, no total 636 testes para determinação dos limites de inflamabilidade, sendo a duração média, para cada teste de 20 minu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The creation of alternative fuels to reduce CO2 emissions from the aeronautical sector needs determination of their safety properties, among which are flammability limits. farnesane is the alternative aviation fuel used in here, which has been produced from sugar cane through a conversion process known as direct sugar to hydrocarbon (DSHC) created by a company called Amyris, which is located in São Paulo, Brazil. Thereby, it is aimed to experimentally determine the flammability limits, lower (LFL) and upper (UFL) of farnesane, Jet fuel and mixtures of 10% (F10) and 50% (F50) in mass of farnesane at reduced pressures with air. For such a purpose, an experimental bench was built in accordance with American standard ASTM E681 to determine the lower flammability limits, in which flame propagation was analyzed visually through a 20.716 L borosilicate glass flask. The Flammability Limits of the fuels were initially determined at a pressure of 101.3 kPa and temperatures ranging between 140 and 220 ° C, whose results were compared with theoretical values found in literature in order to validate the experimental procedure. Afterwards, the Flammability Limits of samples were determined at reduced pressures, i.e. 80, 60, 40 and 20 kPa, and temperatures ranging between 140 and 200 ° C. 636 tests were performed altogether, the average time of each test was 20 minutes. Finally, prediction equations of flammability limits, were presented as a function of temperature / Mestre