A miniaturização de uma biocélula a combustível (BC) enzimática de glicose/O2 para aplicação em dispositivos bioeletrônicos implantáveis representa um grande desafio em eletroquímica moderna. Isso porque é preciso desenvolver bioeletrodos com alta atividade bioeletrocatalítica, com enzimas fortemente ligadas a superfície eletródica. Além disso, o próprio processo de micromanipulação é desafiador, uma vez que é desejável obter biocélulas miniaturizadas e com alta densidade de potência. Assim, propõe-se aqui o desenvolvimento de uma BC que atenda os requisitos supracitados. Para isso, desenvolveram-se bioânodos e biocátodos compostos por folhas de grafeno individuais modificadas com as enzimas glicose desidrogenase (GDh) e bilirrubina oxidase (BOx), respectivamente. Eletrodos de grafeno com área de 10-3 cm2 e espessura de 0,9 ± 0,2 nm foram utilizados em um microchip de Si/SiO2. Observou-se que o grafeno transferido para o microchip permanecia com contaminações de cobre, mesmo após a utilização dos métodos químicos tradicionais de remoção desse metal. A presença de cobre é decorrente do processo de fabricação do grafeno, neste caso, a deposição química em fase vapor (CVD). Para remover qualquer resíduo deste metal, submeteu-se o grafeno a um procedimento de remoção eletroquímica de cobre, denominada aqui como e-etching. Uma vez não observada qualquer corrente faradaica residual associada às impurezas, obtiveram-se os bioeletrodos com a GDh e a BOx. Para a imobilização enzimática, utilizou-se a ligação covalente via funcionalização com o ácido 4-aminobenzóico. As curvas de polarização de estado quase-estacionário obtidas com os bioeletrodos em tampão fosfato pH 7,0 revelaram correntes de onset para oxidação de glicose em -0,13 V e redução de oxigênio em 0,45 V. Por fim, os eletrodos foram utilizados em uma BC sem membrana, operando no microchip de Si/SiO2, em eletrólito tampão fosfato saturado com O2 e glicose 8,0 mmol L-1. A BC apresentou um potencial de circuito aberto em 0,55 V, com densidade de potência volumétrica igual a 1,7 W cm-3, o maior valor reportado até os dias de hoje para uma BC. / The miniaturization of a glucose/O2 enzymatic biofuel cell (BFC) for application in implantable bioelectronic devices is a challenge in electrochemistry. For this purpose, the necessity of bioelectrodes development with high biocatalytic activity such as enzymes strongly attached to electrode surfaces is a current trend. Moreover, the micromanipulation procedure itself is a challenge since the obtention of BFCs with high power density is desirable. Then, the present study shows the partial results obtained in the development of a glucose/O2 BFC with the characteristics exemplified. For the later, bioanodes and biocathodes were obtained with single graphene flakes modified with the enzymes glucose dehydrogenase (GDh) and bilirubin oxidase (BOx), respectively. Graphene flakes electrodes with area of about 10-3 cm2 and thickness of 0,9 ± 0,2 nm were used in a Si/SiO2 microchip. It was observed that transferred graphene to the microchip remained with copper/copper oxide contamination even after the use of conventional methodologies for the remotion of the metal from single graphene foils. The presence of the remaining copper is due to the fabrication process of graphene by chemical vapor deposition (CVD). For the remotion of remaining impurities from graphene, the electrochemical remotion of copper from graphene was carried out in acidic media by the so called e-etching procedure. Since no residual faradaic current was observed due to metal/metal oxide impurities in graphene electrodes, the bioelectrodes were obtained with the enzymes GDh and BOx. The covalent functionalisation of graphene with 4-aminobenzoic acid via diazonium coupling reaction was used for the enzymatic immobilization. The quasi-stationary polarization curves obtained with the bioelectrodes in phosphate buffer pH = 7,0 showed onset oxidation current for glucose at -0.13V and reduction of molecular oxygen starting at +0.45V. Finally, the bioelectrodes were used in a membraneless BFC operating in a Si/SiO2 microchip under saturated oxygen and glucose 8 mmol L-1 in the electrolyte media. The BFC showed an open circuit potential at 0.55V and volumetric power density of 1.7 W cm-3, the highest value reported for an enzymatic BFC so far.

A transição energética residencial começou a receber especial atenção da comunidade científica nos anos 1970 e 1980, quando se acreditava na ocorrência iminente da Crise da Lenha. Na época, temia-se que o corrente ritmo de consumo de biomassas sólidas em países em desenvolvimento ultrapassaria a capacidade de produção primária dos ambientes naturais, com sérias consequências para as camadas menos abastadas da população destes locais, que se veriam em uma situação de escassez de fontes de energia. Apesar de esta crise nunca haver, de fato, se concretizado, a preocupação com a sua potencial ocorrência estimulou o desenvolvimento de modelos que visavam à interpretação do fenômeno da transição energética residencial decorrente do processo de urbanização e aumento de renda dos usuários finais. Tal interesse culminou na elaboração do modelo da Escada Energética que, de uma maneira geral, previa que o abandono de fontes de energia tradicionais e a adoção de fontes de energia modernas era o resultado do aumento do status social da população. Inicialmente, a Escada Energética se estabeleceu como principal modelo de transição energética residencial. À medida que novos estudos foram desenvolvidos, entretanto, evidências passaram a sugerir que diversos fatores envolvidos na transição energética em países em desenvolvimento não podiam ser explicados pelo modelo. Estas evidências subsidiaram a concepção do modelo do Acúmulo de Combustíveis, segundo o qual a diversificação, e não a substituição, de energéticos seria o resultado do desenvolvimento social da população. Atualmente, não existe consenso sobre qual modelo melhor reflete o fenômeno da transição energética residencial. Como consequência, políticas públicas de acesso a energia e serviços energéticos limpos baseadas nestas diferentes interpretações possuem características e resultados distintos. Neste contexto, o presente trabalho pretende contribuir para a discussão sobre qual modelo de transição energética melhor reflete a realidade dos consumidores residenciais de energia de países em desenvolvimento a partir da apresentação de dois estudos de caso que retratam diferentes facetas da questão. As análises elaboradas indicam que o modelo do Acúmulo de Combustíveis consegue representar com maior fidelidade o fenômeno da transição energética residencial e que políticas públicas estruturadas segundo seu arcabouço teórico podem contribuir mais eficazmente para a melhoria das condições de vida da população. / The residential energy transition began to receive special attention from the scientific community in 70s and 80s, when a Fuelwood crisis was believed to be imminent. At the time, it was feared that the current rhythm of solid biomass consumption would not keep pace with the primary productivity of the forests and other sources of fuelwood, with severe consequences striking the least wealthy households, who would face an energy shortage. Although the referred crisis never really happened, the concern with its potential occurrence stimulated the development of models aiming at interpreting the energy transition phenomenon provoked by the urbanization process and the increase in income of households. Such interest culminated in the elaboration of the Energy Ladder model, which indicated that the abandonment of traditional energy sources and the adoption of modern ones was the result of the increase of the social status of the population. Initially, the Energy Ladder established itself as the main residential energy transition model. As new studies were being developed, however, evidences suggesting that different factors related to the energy transition in developing countries couldnt be explained by the model were found. These evidences supported the conception of the Fuel Staking model, according to which diversification, instead of substitution, resulted from the social development of the population. Currently, there is no consensus on which model better represents the residential energy transition. As a consequence, public policies focused on clean energy and energy services access based on these different interpretations have different characteristics and results. In such context, this work intends to contribute to the discussion on which energy transition model better reflects the reality of households in developing countries by presenting two case studies showing different aspects of the thematic. The analysis presented suggests that the Fuel Stacking model can better represent the residential energy transition phenomenon and that public policies structured according to its theoretical framework are more effective in contributing to increase the living standards of the population.

Este trabalho apresenta um estudo da técnica da Reflectometria no Domínio do Tempo - TDR, para qualificação de álcool combustível. Há grande interesse na qualificação de combustíveis pois a adulteração é uma prática comum no Brasil e tem implicações nocivas no funcionamento do motor, causa maior poluição ambiental e evasão fiscal. O presente estudo foi focado em etanol adulterado com água, utilizando uma sonda comercial e sondas desenvolvidas neste trabalho, tendo sido dividido em três etapas: a primeira etapa consistiu em confirmar a viabilidade da técnica TDR para o tema proposto utilizando o sensor comercial de umidade de solo VG400 da Vegetronix, enquanto que o segundo passo tratou da simulação de sondas dos tipos bifilar, microstrip, coaxial e helicoidal em simulador tridimensional de eletromagnetismo, visando a escolha e otimização do tipo de sonda a ser usada para a qualificação do combustível. O terceiro e último passo consistiu na fabricação das sondas simuladas escolhidas e na realização de ensaios utilizando amostras de etanol com variadas proporções de água. Este estudo mostrou que a sonda helicoidal, que é uma proposta original deste trabalho, apresentou maior sensibilidade entre os modelos escolhidos, mostrando uma variação de resposta entre as amostras de etanol e água puros 12,5% maior que a sonda bifilar, que é a segunda sonda mais sensível dentre as estudadas. / This work presents a study of the Time-Domain Reflectometry - TDR technique for ethanol fuel qualification. There is a great interest in fuel qualification since adulteration is a common practice, which brings harmful consequences to the vehicle motor functioning, besides causing higher environmental pollution and tax evasion. The present study is focused on the qualification of ethanol adulterated with water, by using a commercial probe and probes developed in this work. It was divided in three steps: the first step has confirmed the viability of the technique for the proposed theme using a commercial sensor Vegetronix VG400 for soil moisture analysis. The second step was the simulation of bifilar, microstrip, coaxial and helical probe geometries using a 3D eletromagnectics software, leading to the optimization of the probe for fuel qualification. The last step was the fabrication of the simulated probes and the test of their performance into alcohol adulterated with various proportions of water. This study showed that the helical probe, an original proposal of this work, presented higher sensibility among the chosen models. Its response variation between pure alcohol and pure water was 12.5% greater than the bifilar probe, which was the second most sensitive sensor among the studied geometries.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O combustível nuclear metálico tipo placa em dispersão é um combustível versátil que pode ser projetado para ser utilizado tanto em reatores de testes quanto em reatores de potência. A elevada densidade das ligas metálicas de urânio com elementos de transição, como, Zr, Nb, Mo, etc, propicia o emprego deste combustível utilizando urânio com baixo teor de enriquecimento, o que o torna mais seguro no sentido de conter a proliferação nuclear. Além disso, as excelentes propriedades mecânicas e a grande resistência à corrosão das ligas metálicas de U-Zr-Nb, tornam a escolha desta liga na forma de combustível tipo placa em um desenvolvimento de grande atratividade devido às possibilidades de se alcançar um combustível de alto desempenho. Neste trabalho foram investigadas as transformações de fases das ligas U-2,5Zr-7,5Nb e U- 3Zr-9Nb em diferentes condições de tratamentos térmicos, bem como foi desenvolvido o processo de cominuição destas ligas pelo processo de hidretação-desidretação. As transformações de fases foram obtidas realizando-se a homogeneização das ligas de U- 2,5Zr-7,5Nb e U-3Zr-9Nb em elevadas temperaturas (1000 oC, durante 1 e 16 h), seguido de têmpera em água, bem como de envelhecimento a 600 oC em diferentes tempos (0,5, 3 e 24h), também, seguido de têmpera em água. As fases obtidas foram caracterizadas por intermédio das técnicas de difração de raios X, microdureza, microscopia ótica, microscopia eletrônica e EDS. Nestas condições experimentais, foram obtidas duas microestruturas distintas. Uma microestrutura monofásica constituída da fase gama () martensítica de cristalinidade cúbica de corpo centrado. A outra com estrutura do tipo lamelar perlítica, constituída da mistura das fases alfa e gama (α e ). A fase α tem cristalinidade ortorrômbica. Diferentemente da fase gama martensítica de alta estabilidade mecânica e elevada resistência à corrosão, a estrutura do tipo perlita não possui boas propriedades mecânicas e é pouco resistente à corrosão. Os resultados da microdureza revelaram uma boa correlação entre dureza e a estrutura cristalina da amostra. Observou-se que as ligas tratadas isotermicamente até 3 horas, as quais são constituídas predominantemente pela fase  cúbica, apresentaram baixos valores de dureza. Por outro lado, essas ligas tratadas isotermicamente por 24 horas transformaram-se majoritariamente em fase α com estrutura ortorrômbica e elevados valores de dureza. Isso mostra que a estrutura do tipo perlita é mais dura do que a fase . Os pós das ligas dúcteis de U-2,5Zr-7,5Nb e U-3Zr-9Nb foram obtidos pela cominuição das mesmas com uso do hidrogênio. A cominuição realizada pelo processo de hidretaçãodesidretação foi feita na temperatura de cerca de 200 oC, em diferentes tempos variando entre 20 minutos a 4 horas. Os pós assim obtidos foram caracterizados por intermédio de microscopia ótica, difração de raios X e determinação da distribuição do tamanho de partículas por meio do equipamento a laser CILAS. O processamento utilizado permitiu a obtenção de pós com duas classes de tamanhos dependendo do tipo de tratamento. Os pós de ambas as ligas envelhecidos a 600 oC durante 0,5 e 3 horas apresentaram pós com granulometria de 180 a 200 m e, por outro lado, os pós de ambas as ligas envelhecidas a 600 oC durante 24 horas apresentaram pós com granulometria superior a 220 m. Os pós de ambas as ligas homogeneizados a 1000 oC e envelhecidos até 3 horas a 600 oC com granulometria na faixa de 180 a 200 μm são adequados para serem utilizados na dispersão do cerne para a obtenção de combustível tipo placa para uso em reatores de teste e de potência de pequeno e médio portes. / Plate-type dispersion metallic nuclear fuel is a versatile fuel that can be designed to be used in both test and power reactors. The high density of uranium alloys with transition elements, such as Zr, Nb, Mo, etc, allows the use of this fuel with low uranium enrichment, which makes it safer in order to prevent nuclear proliferation. Furthermore, the excellent mechanical properties and high corrosion resistance of U-Zr-Nb metallic alloys makes the choice of this alloy as plate type fuel in a development of great attractiveness due to the possibilities of achieving a high performance fuel. In this study, it was investigated the phase transformations of the U-2.5Zr-7.5Nb and U-3Zr- 9Nb in distinct heat treatments, as well as it was developed the process of comminution of these alloys by the hydriding-dehydriging process. The phase transitions were obtained by performing the homogenization of the U-2.5Zr-7.5Nb and U-3Zr-9Nb alloys at high temperatures (1000 oC for 1 and 16 h) followed by water quenching, as well as by aging at 600 oC at different times (0.5, 3 and 24 h). The obtained phase transitions were characterized through the X-ray diffraction, micro hardness, optical microscopy, electron microscopy and EDS techniques. Under these experimental conditions, it was obtained two different microstructures. A single phase microstructure consisting of the martensitic  phase of body centered cubic crystallinity. The other one with the lamellar pearlite type structure, consisting on a mixture of α and  phases. The α phase has orthorhombic structure. Unlike of the high stability and good corrosion resistance martensitic structure, the two phases pearlite type structure has poor mechanical properties and low corrosion resistance. The results of microhardness have revealed a good correlation between hardness and crystal structure of the sample. It was observed that alloys isothermally treated up to three hours, which are predominantly the  cubic phase showed lower hardness values. Moreover, these alloys isothermally treated for 24 hours were processed mostly in α-phase with orthorhombic structure and high hardness values. This shows that the pearlite type structure is harder than the  phase. The powders from ductile U-2.5Zr-7.5Nb and U-3Zr-9Nb alloys were obtained by hydrogen comminution. The comminution process carried out by hydriding-dehydriding was performed at a temperature of about 200 oC, at different times ranging from 20 minutes to 4 hours according to the composition and phase of each alloy. The obtained powders were characterized by optical and electronic microscopy, X-ray diffraction and determination of particle size distribution by means of laser CILAS equipment. The utilized process allowed the production of powders with two particle size classes depending on the type of treatment. The powders of both alloys aged at 600 oC for 0.5 and 3 hours presented powders with particle sizes of about 180-200 μm, on the other hand, powders of both alloys aged at 600 oC for 24 hours presented powders with particle sizes greater than about 220 μm. The powders of both alloys homogenized at 1000 oC and aged up to 3 hours at 600 oC with particle size in the range from 180 to 200 μm are suitable for use in the dispersion of the fuel core to be utilized in test and power of small and medium sizes reactors.

O estudo de um "binder", ou matriz polimérica, alternativo ao mineral baseado na substituição parcial do polibutadieno líquido hidroxilado (PBLH) pelo óleo de mamona potencialmente aplicável em formulações de combustíveis e propelentes sólidos em motores-foguete e "ramjet" em sistemas propulsivos de mísseis táticos e veículos lançadores de satélite, entre outros. Neste trabalho, foram empregadas técnicas de caracterização termoanalíticas como análise dinâmico mecânica (DMA), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria (TG). A temperatura de transição vítrea para este novo "binder" foi determinada e é comparada com a temperatura de transição vítrea para o "binder" com base em PBLH, atualmente utilizado. Foram realizados ensaios mecânicos de tração uniaxiais no novo "binder" e em outro com base no PBLH, bem como em compósitos de formulações semelhantes com "binders" distintos. Procura-se estabelecer uma comparação entre eles, por meio de uma análise simples dos ensaios mecânicos, considerando-se o compósito combustível sólido como isotrópico com comportamento não-linear. Com os dados obtidos nos ensaios foi possível alimentar um pacote de elementos finitos, Cosmos Works 2007, e simular as condições de pressão instantânea máxima e compará-las com simulações realizadas em compósitos sólidos similares.

O biodiesel é um combustível proveniente de fontes lipídicas renováveis (óleos ou gorduras, vegetais ou animais). Sua obtenção se dá por craqueamento (térmico ou catalítico) ou através das reações de transesterificação ou esterificação. Pela reação de transesterificação, se tem a reação de um triglicerídeo com um alcool de cadeia curta (etanol ou metanol) resultando na mistura de ésteres etílicos ou metílicos (biodiesel) mais a glicerina. Já na reação de esterificação, se tem a reação de ácidos graxos livres com um álcool, também de cadeia curta, resultando a mistura de ésteres sem a formação do glicerol. O biodiesel é considerado na atualidade como uma alternativa em potencial para a substituição do diesel de origem fóssil, pois além da semelhança em suas propriedades, este biocombustível reduz a emissão de poluentes emitidos pelos veículos, como SOx e CO2. O Brasil é contemplado internacionalmente como um dos países com maior potencial de produção e exportação de biodiesel, devido à sua grande extensão territorial com excelentes condições de clima para o plantio de diversas fontes oleaginosas. Frente a grande variedade de óleos vegetais que poderão ser utilizados para a produção de biodiesel, faz-se necessária a adoção de alguns critérios para a tomada de decisão sobre a melhor opção de matéria-prima a ser utilizada. Este trabalho expõe o resultado comparativo da Análise de Ecoeficiência, feita através de uma ferramenta desenvolvida pela BASF, entre duas potenciais matérias primas para biodiesel: óleo de soja e óleo de palma. Esta análise pondera o desempenho ambiental de forma integrada com o desempenho econômico, a qual seu resultado é apresentado em um gáfico de fácil identificação do produto mais ecoeficiente, segundo os critérios adotados pela ferramenta. O cálculo do desempenho ambiental é feito através da metodologia de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), em conjunto com uma avaliação simplificada de riscos de acidentes. Desta forma, a partir dos dados do inventário, são estimados os potenciais impactos provenientes das emissões atmosféricas (EE, DCO, FFO e CA) que são posteriormente agregados às emissões para o solo e água formando uma classe única de \"rejeitos\". Assim sendo, as classes analisadas pela ferramenta para a determinação do desempenho ambiental são: consumo de energia, consumo de recursos naturais, rejeitos, uso da terra, toxicidade humana e potencial de riscos. O cálculo do desempenho econômico é feito através da somatória dos custos durante o ciclo de vida do sistema de produto considerado. O estudo comparativo considera a quantidade necessária de cada óleo para produzir biodiesel capaz de gerar 40GJ de energia, com as cargas ambientais distribuídas aos subprodutos do sistema, de acordo com critérios econômicos de alocação. A abordagem adotada é do tipo \"cradle to gate\", ou seja, do berço ao portão da usina de extração do óleo bruto. Como resultado, a Matriz de Ecoeficiência aponta o óleo de palma como a alternativa mais favorável quando comparado ao óleo de soja devido ao seu melhor desempenho econômico e melhor desempenho ambiental. / The Biodiesel is a fuel proceeding from renewable lipid sources ( oils and fats from vegetables or animals).It can be obtained from cracking (thermal or catalytic) or through chemicals reactions (trasnesterification or esterification). In transesterification, the reaction is between any triglycerides and an alcohol with short chain such as methanol or ethanol, resulting an ester mix (biodiesel) and glycerin. In esterification, the reaction occurs between free fatty acids and an alcohol with short chain as well, resulting biodiesel without glycerol formation. Now a day, biodiesel is considered as a potential alternative for fossil fuel substitution, because beyond the similarity in its properties, this biofuel reduces pollutants emissions from vehicles such as SOx and CO2. Brazil is internationally contemplated as one of the countries with greater potential to produce and export biodiesel, due to its territorial extension and excellent climate conditions for diverse vegetable lipid agriculture sources . In front of the great variety os vegetable oils that coud be used for biodiesel production, becomes necessary some criteria adoption to decision taking on the better raw material option to be used. This paper displays a comparative eco-efficiency analysis of two potential raw-material to biodiesel production: palm oil and soybean oil. This analysis was made according to Eco-Efficiency tool developed by BASF. The Eco-Efficiency analysis compares environmental and economical performance of two or more alternatives, within an integrated way. The results are shown in a simple portfólio where is possible to identificate the better alternative (more ecoefficient than the others). The environmental approach is based on Life Cycle Assessment methodology (ISO 14040) associated to simplified risks of industrial accidents analysis. In order to determine an environmental indicator, six classes of impact are analysed: energy consumption, natural material resurces consumption, land use, toxicity potential, acidents risks potential and emissions. Emissions values are initially calculated separately as air, water and soil emissions (waste). The emissions to air include four impact categories as well: Global Warming Potential (GWP), Ozone Depletion Potential (ODP), Photochemical Ozone Creation Potential (POCP) and Acidification Potential (AP). All impact classes are combined through weighting factors and the aggregation results in only one environmental indicator. The economical approach is based in Life Cycle costs and generates an economical indicator. This kind of analyse is made to compare products that have the same function, and the functional unity used in this work was biodiesel energy generation of 40 GJ, using palm and soybeam oils as raw-material. The final result of analysis shows that palm oil is betther in both: environmental and economical aspects, resulting in the most ecoefficient alternative.

A necessidade de redução do consumo de combustíveis fósseis, devido ao cenário atual de tentar frear os efeitos do aquecimento global e de reduzir a poluição atmosférica, vem ditando uma série de transformações no setor de transporte naval. Este trabalho apresenta, inicialmente, as mudanças no âmbito normativo na questão do controle de emissões de poluentes e de eficiência de consumo de combustíveis em navios mercantes. Em seguida, com foco nas embarcações existentes, são apresentadas as principais técnicas operacionais com grande potencial de redução de consumo de combustível, destacando o método da redução da velocidade de navegação que, corretamente aplicado, tem impacto positivo tanto na redução dos custos operacionais, quanto no aumento expressivo de eficiência energética. Foi realizada uma análise numérica da variação do consumo de combustível em função da velocidade de um navio petroleiro Suezmax, adaptado para operações de alívio em plataformas do tipo FPSO em águas brasileiras. Com isso, estimou-se o potencial de aumento da eficiência energética da embarcação a partir de pequenas reduções de velocidade, e discutiu-se as possíveis aplicações desta melhoria, a partir do perfil operacional característico do navio tipo, de modo a não causar impacto econômico na operação. O estudo, ainda, avaliou a aplicação de duas metodologias numéricas diferentes, uma baseada apenas em equações de regressão, semi-empírica, e outra utilizando simulações de CFD para a estimativa de parâmetros sensíveis a forma do casco e de grande relevância para a determinação dos consumos característicos, analisando imprecisões e impactos no resultado final. / The need to reduce fossil fuels consumption due to the current scenario of trying to restrain global warming effects and reduce air pollution is dictating a series of transformations in shipping. This study introduces, at first, the changes of the regulatory framework concerning gas emissions control and fuel consumption efficiency on merchant ships. Secondly, the main operational procedures with high potential reduction of fuel consumption are discussed, with focus on existing vessels, using ship speed reduction procedure. This procedure shows the positive impacts on both operating costs reduction and also on energy efficiency increase if correctly applied. Finally, a numerical analysis of the fuel consumption variation with the speed was carried out for a Suezmax class oil tanker, which has been adapted to oil offloading operations for FPSOs in Brazilian offshore oil production systems. In this analysis, the discussions about the variations of vessel energy efficiency from small speed rate reductions and the possible applications of this improvement, taking into account the typical operating profile of the vessel in such a way to have significant economic impacts on the operation. This analysis also evaluated the application of two different numerical methods: one based only on regression equations produced by existing data, semi empirical method, and another using a CFD simulations for estimating the hull shape parameters that are most relevant for determining fuel consumption, analyzing inaccuracies and impact on the final results.

O etanol (álcool etílico) tem sido cada vez mais estudado e testado como combustível alternativo para substituição do uso de alguns derivados de petróleo em motores de combustão interna. O presente trabalho procura abordar o emprego do etanol na forma vaporizada em motores do ciclo Otto, objetivando a obtenção de melhores níveis de rendimento térmico total. Deste modo, um motor para teste de octanagem (motor CFR) foi equipado com um vaporizador de álcool instalado no coletor de escapamento, e após uma série de ensaios, várias análises puderam ser feitas. Essas considerações procuraram se ater a aspectos como rendimento térmico, relação ar/combustível, ângulo de avanço da centelha, temperatura de escape, assim como potência e eficiência volumétrica, levando em conta, sempre, a sua influência no funcionamento geral do motor. Ficou constatado que o motor movido a etanol vaporizado apresenta rendimento consideravelmente maior, menor consumo de combustível e funcionamento mais suave que aqueles verificados quando o mesmo motor e alimentado com álcool líquido. / The ethanol (ethyl alcohol) has been studied more and more as alternative fuel to replace some petroleum derivatives for internal combustion engines. The attached study examines the application of vaporized ethanol for Otto cycle engines, searching for better levels of total thermal efficiency. Therefore, an engine for test of octane number (CFR motor) was equipped with an alcohol vaporizer installed inside the escape pipe, and after many experiences, several analysis were made. The various analysis included aspects as thermal efficiency, air/fuel ratio, advance ignition, escape temperature, power and volumetric efficiency, always considering their influence on the operation of the engine. It was confirmed that the engine moved by vaporized ethanol presents higher thermal efficiency, smaller fuel consumption and smoother working than in case of alimentation by liquid alcohol.

O álcool etílico ou etanol vem se tornando, neste novo século, uma importante referência para estudos e aplicações que procuram um combustível alternativo ao uso de derivados de petróleo em motores de combustão interna. Neste trabalho, o uso do etanol vaporizado pelos gases de escape em motores do ciclo Otto busca a obtenção de melhores níveis de rendimento térmico e emissões de poluentes. Assim sendo, um motor de 1.0 litro foi montado em laboratório com um trocador de calor instalado ao lado do coletor de escapamento, e uma série de testes foram feitos, possibilitando uma cuidadosa análise quanto a rendimento térmico, relação ar/álcool, ângulo de avanço da centelha, temperatura de escape e gases de emissão, entre outros aspectos. Conclui-se que o motor a álcool vaporizado, em certos regimes de funcionamento, apresenta rendimento maior e emissões menores que aqueles verificados no motor a álcool líquido. / The ethyl alcohol or ethanol is becoming, in this new century, an important reference for studies and applications that search for an alternative fuel to be used in internal combustion engines, replacing oil derivatives. In this study, an Otto cycle engine is fueled with ethanol vaporized by the exhaust gases, aiming for better levels of thermal efficiency and exhaust emissions. Therefore, a 1.0 liter engine with a heat exchanger connected to the exhaust manifold was prepared in a test bench, and several tests were made, which allowed a criterious analysis about air/alcohol ratio, spark ignition time, exhaust temperature and exhaust emissions, and others. It was concluded that the engine fueled with vaporized alcohol presents, in some operation points, higher thermal efficiency and less emissions compared to the case of engine fueled with liquid alcohol.

O transporte rodoviário é uma das atividades econômicas do homem que mais contribuem para a emissão de Gases de Efeito Estufa (GEE) na atmosfera. Sabe-se que a emissão de CO2 está diretamente vinculada ao consumo de combustível. Por isso, é possível encontrar uma série de trabalhos que objetivam diminuir as emissões por meio da redução do consumo de combustível dos veículos. A otimização de rotas é uma importante ferramenta para essa redução e, consequentemente, possibilita minimizar as emissões dos veículos. Esta pesquisa tem como objetivo aplicar em uma empresa líder na distribuição de revistas no país o PRP, que é um modelo de minimização do consumo de combustível/emissão de GEE por meio de ajustes das variáveis como velocidade média, quantidade de carga transportada, distância percorrida e inclinações das vias. Como a maioria das metodologias de estimativa de combustível existentes na literatura não considera a inclinação das vias nos seus cálculos, neste trabalho foi necessário desenvolver uma metodologia para incluí-la no modelo. Testes foram efetuados com variações nas janelas de tempo, e o modelo mostrou-se sensível a cada uma das variáveis analisadas, gerando economias em 100% das rotas estudadas. / Road transport is one of the biggest contributors of Greenhouse Gases emissions of all humans economic activities. It is known that CO2 emissions are directly related to fuel consumption, so that is why it is possible to find a series of studies that aims to reduce emissions by reducing vehicles fuel consumption. Route optimization is an important tool for reducing fuel consumption and hence emissions. This research aims to implement the PRP model in a leading company in the country, which is a model that minimizes fuel consumption/GHG emissions through adjustments of variables such as average speed, pay load, distance traveled and slopes of the road. Most existing fuel estimation methodologies found in the literature does not consider the slope of the roads in their calculations. So in this research it was necessary to develop a methodology to include it in the model. Tests were performed with variations in the time windows and the model was sensitive to each of the variables analyzed, generating savings on 100% of the studied routes.