Este trabalho descreve o desenvolvimento de um protótipo para o controle em malha fechada da temperatura e estequiometria de um secador vertical cerâmico alimentado a gás natural, instalado na linha de produção de revestimentos cerâmicos da empresa Eliane Revestimentos Cerâmicos - Unidade II, em Cocal do Sul - SC. É apresentada a fundamentação teórica da combustão e os dados experimentais do comportamento do protótipo aplicado no secador, com o objetivo de reduzir a emissão de poluentes e aumentar a eficiência de queima do gás natural, tendo como conseqüência a diminuição do consumo do mesmo. Foi aproveitada a estrutura do secador referente à instrumentação e aos mecanismos de combustão. Sendo concluído o sensoriamento, com a adição do sensor de oxigênio em um tubo fixado ao queimador. A interface de potência do protótipo foi realizada com a inclusão do inversor de freqüência para o controle da rotação do ventilador de combustão. Com a conclusão da implementação da instrumentação, e interfaces de potência do protótipo, foi inserido o sistema de supervisão desenvolvido com a ferramenta Delphi no computador industrial do secador, o qual contém as telas referentes às monitorações dos sensores e parametrização do controlador Com o estudo do comportamento do processo em questão, foi obtido o modelo matemático através da análise dos dados experimentais do secador. A partir deste, desenvolveu-se o projeto e a estratégia de controle, bem como, o algoritmo de controle. O modelo teórico do sistema de controle foi implementado em um microcontrolador. Realizaram-se simulações do modelo teórico de controle para validar o mesmo referente à estabilidade, tanto na temperatura, quando na estequiometria. Após a validação do controle pelas simulações realizadas, foi implementado no secador o protótipo. Ao longo de um período pré-determinado foi analisado o comportamento do secador com o protótipo, visando comparar com o sistema original os ganhos obtidos vinculados a etapa de secagem como: aumento da qualidade final das peças cerâmicas e redução do consumo de gás natural. Conclui-se, que o trabalho atingiu as metas propostas, pois a validação do controle desenvolvido foi comprovada através da verificação da estabilidade da temperatura e estequiometria, aumento da qualidade final das peças cerâmicas e redução dos níveis de emissão de poluentes comparados ao sistema original do secador. / This work describes the development of a prototype for the closed loop control of temperature and composition of a vertical ceramic dryer fueled with natural gas, installed on the production line of Coating Ceramics Tiles Eliane Company - Unit II in Cocal do Sul - SC. It presented the theoretical foundation of combustion and experimental data of the behavior of the prototype used in the dryer, with the objective of reducing the emission of pollutants and increase the efficiency of burning natural gas, and consequently the decrease in consumption of it. It used the structure of the hair on the instrumentation and the mechanisms of combustion. Since the sensing completed with the addition of the oxygen sensor in a tube attached to the burner. The interface power prototype was made with the inclusion of the frequency inverter to control the rotation of the combustion fan. With the completion of the implementation of instrumentation, interfaces and power of the prototype, inserted the supervisory system tool developed with Delphi in the dryer industrial computer, which contains the paintings concerning monitoring of sensors and controller parameterisation. With the study of the behavior of the process in question, was carried out a mathematical model by analyzing the experimental data of the dryer. From this, it was developed the design and control strategy, and the algorithm of control. The theoretical model of the control system was implemented in a microcontroller. There were simulations of the theoretical model of control to validate the same on the stability, both in temperature, when in stoichiometry. After the validation of control by the simulations carried out, has been implemented in the prototype dryer. Over a pre-determined period has been analyzed the behavior of the dryer with the prototype, to compare with the original gains tied to the stage of drying as: increasing the quality of the final ceramic goods and reduce consumption of natural gas. It was concluded that the work has reached the goals, because the validation of the developed control was confirmed by checking the stability of temperature and stoichiometry, increase the quality of the final pieces of ceramics and reducing emission levels of pollutants compared to the original system dryer.

O objetivo desse estudo é caracterizar química e petrograficamente as camadas de carvão da jazida Santa Terezinha (Formação Rio Bonito, Bacia do Paraná) e sua relação com o gás natural associado com as camadas de carvão (CBM) determinado no poço CBM 001-ST-RS. Para tanto, primeiramente realizou-se uma sondagem-teste para coleta de testemunhos e em seguida fez-se medidas de desorção do gás natural associado com as camadas de carvão para determinar o conteúdo de gás total. Além disso, foram feitas análises petrográficas (análise de macerais e reflectância da vitrinita) e análises químicas (análise imediata, teor de enxofre, poder calorífico, difração de raio-X, fluorescência de raio-X) no carvão além de testes de adsorção (para CH4 e CO2) e análise de isótopos (C e H) e composição do gás. As análises petrográficas mostram um rank de betuminoso alto volátil C até semi-antracita enquanto que entre os grupos de macerais houve o predomínio da vitrinita e inertinita. Quanto à análise imediata, as amostram mostram um enriquecimento nas cinzas (34,43 até 92,7% em peso), já o poder calorífico varia de 170 a 6265Kcal/Kg e o teor de enxofre apresenta uma grande variação entre 0,12% e 7,68% em peso. A matéria mineral, determinada pela difração de raio-X, consiste principalmente de quartzo, caolinita e mica. Os elementos maiores os quais apresentaram maiores valores são SiO2, Al2O3 e Fe2O3, já os elementos-traço Cr, Sr e Ba mostram maiores concentrações no carvão. As medidas de desorção do gás natural mostram uma variação de 0,32 até 2,18cm³/g. Os valores de adsorção para CH4 variam de 0,12 a 0,22 mmol/g ( valor langmuir de 0,15- 0,27 mmol/g) enquanto que a capacidade de adsorção de CO2 varia de 0,39 a 0,81 mmol/g (valor langmuir de 0,45- 1,21 mmol/g). Os valores de isótopos estáveis de Carbono variam de -50,85 até -55,54‰ enquanto que os isótopos do Hidrogênio variam de -197,00 até -203,55 ‰, indicando assim origem na mistura de gases biogênico e termogênico. A composição do gás associado com as camadas de carvão (CBM) constitui-se quase que inteiramente de metano, com um range de 94,26 até 99,47%, com menores contribuições de hidrocarbonetos C2 e C3 e gases nãohidrocarbonetos (CO2 e N2). / The aim of this study is to characterize the chemical and petrographical properties of the coal seams from the Santa Terezinha Coalfield (Rio Bonito Formation, Paraná Basin) and their relationship with the natural gas determined for the coal seams (CBM) in exploration well CBM 001-ST-RS. For this, an exploration well was carried out to collect coal samples followed by desorption measurements made of the natural gas associated with the coal seams to determine the total content of gas. Also conducted, were petrographical analyses (maceral analysis and vitrinite reflectance) and chemical analyses (proximate analysis, sulfur content, calorific value, X-ray diffraction, X-ray fluorescence) of the coal, in addition to tests of adsorption (for CH4 and CO2), and analyses of isotopic (C and H) and gas composition. The petrographic analyses show a coal rank of high volatile C bituminous to semi-anthracite, whereas among the maceral groups, vitrinite and inertinite are predominant. As for proximate analysis, the samples show ash enrichment (34.43% to 92.7% in weight), calorific values range from 170 to 6265Kcal/Kg and sulfur content show a wide variation between 0.12% and 7.68 % by weight. The mineral matter, determined by X-ray diffraction, consists mainly of quartz, kaolinite and mica. The major elements with the highest values are SiO2, Al2O3 and FeO3, whereas trace elements such as Cr, Sr and Ba show the highest concentrations in the coal. Gas desorption measurements show a variation from 0.32 to 2.18 cm³ / g of coal. The values of adsorption for CH 4 range from 0.12 to 0.22 mmol / g (langmuir 0,15- 0,27 mmol/g), whereas the capacity of adsorption of CO2 varies from 0.39 to 0.81 mmol / g (langmuir 0,45- 1,21 mmol/g). Values of stable carbon isotopes range from -50.85 to -55.54 ‰, whereas the hydrogen isotopes range from -197.00 to 203.55 ‰, thus indicating the gas origin a mixture of biogenic and thermogenic. The gas associated with the coal seams (CBM) is made up almost entirely of methane, with a range of 94.26% to 99.47%, with smaller contributions from C2 and C3 hydrocarbons and nonhydrocarbon gases (CO2 and N2).

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Produced water is one of the main wastes generated in oil exploration and its treatment is a challenge due to its complex composition and the great amount generated. Regarding to the environmental legislation concerning to disposal, it is important to create alternatives of reuse or treatment, in order to reduce its contaminant content and decrease the hazardous effects to the environment. In spite of the fact that some techniques to treat this wastewater are already in use, other actions can be done to improve the quality of separation processes, decrease oil losses and protect the environment. Extraction is a physical separation method in which a solvent is added to perform the separation of residual oil that is the objective of this study. Due to the high availability of natural gas condensate (C5+) in gas processing plants, this product was chosen to be used as the solvent in the extraction of residual oil from produced water, emulsified or not, once there is a good chemical affinity between the oil fractions and the added solvent. At first, a bibliographic survey was carried out to find a predictive model for electrolytes without the need of experimental data. A computational program was developed in FORTRAN, taking in account the group-contribution method in the presence of electrolytes, besides isothermal flash. Some adaptations were implemented at Kikic et al. (1991) model to get a good agreement with the system studied. This system took in account light hydrocarbons present in oil (pentane, hexane, heptane and octane) and strong electrolytes, which is mainly represented by NaCl. The validation of thermodynamics model showed satisfactory medium quadratic deviations when compared to real experimental systems. A pseudo-experimental planning was carried out to simulate the process and verify the influence of the studied variables on the proposed system, such as solvent and salt contents, temperature and BSW (Basic Sediment and Water). Through the obtained empirical model it was possible to check the influence of the factors on residual hydrocarbons contents, represented by TPH (Total Petroleum Hydrocarbon). Temperature and solvent content were the variables that more contributed to increase TPH, while salinity contributed to the decrease TPH in the aqueous phase. The simulations performed showed that the use of C5+ is a feasible alternative to recover residual oil fractions from produced water and oily sludges. The contributions of this work motivate future studies, mainly those that involve experiments related to this theme, regarding to evaluate the quality of the adapted model, decreasing significantly oil losses during the steps of oil production and primary processing, providing information to reduce environmental impacts of these activities. / A água produzida é um dos principais resíduos gerados na exploração petrolífera e seu tratamento é um desafio devido à sua composição complexa e à grande quantidade gerada. Diante das restrições impostas pela legislação ambiental quanto ao descarte, faz-se necessário criar alternativas de reuso ou tratamento com a finalidade de reduzir o teor de contaminantes e diminuir os efeitos nocivos ao meio ambiente. Apesar de já existirem algumas técnicas de tratamento desse efluente em uso, ainda há muito que se fazer para melhorar a qualidade dos processos de separação, reduzir as perdas de óleo e proteger o ambiente. A técnica de extração é um método físico de separação onde é adicionado um solvente que ajuda a promover a separação do óleo residual, que é objeto de estudo do presente trabalho. Devido à grande disponibilidade de condensado (C5+) no processamento de gás natural, optou-se por utilizá-lo como solvente para extração dos resíduos de óleos presentes na água produzida, emulsionados ou não, devido à grande afinidade química entre as frações oleosas e o solvente adicionando. Primeiramente, foi realizado um levantamento bibliográfico, a fim de encontrar um modelo preditivo para eletrólitos que não necessitasse de dados experimentais. Um programa computacional foi desenvolvido em FORTRAN, contemplando o modelo de contribuição de grupos na presença de eletrólitos, juntamente com o algoritmo de flash isotérmico. Algumas adaptações foram realizadas no modelo de Kikic et al. (1991), para obter melhor representatividade do sistema estudado. O sistema estudado contemplou hidrocarbonetos leves presentes no petróleo (pentano, hexano, heptano e octano) e água produzida, que possui em sua composição predominantemente o NaCl. A validação do modelo termodinâmico apresentou desvios médios quadráticos satisfatórios quando comparados a sistemas experimentais reais. Foi realizado um planejamento pseudo-experimental como meio de simular o processo e verificar a influência das variáveis estudadas no sistema proposto, tais como teor de solvente, salinidade, temperatura e BSW (Basic Sediment and Water). Através do modelo empírico obtido foi possível verificar a influência dos fatores sobre o teor de hidrocarbonetos residuais, representado pelo TPH (Total Petroleum Hydrocarbon). A temperatura e o teor de solvente são as variáveis que mais influenciam para o aumento do TPH, enquanto que a salinidade contribui para a diminuição do TPH do sistema. As simulações do processo de extração com solvente realizadas no presente trabalho produziram evidências de que o uso do condensado de gás natural pode ser uma alternativa viável para a recuperação de frações de óleo residuais presentes na água produzida, bem como de sistemas aquosos salinos contendo óleos, a exemplo de borras oleosas. As contribuições desse estudo motivam estudos futuros, principalmente os de natureza experimental ligados ao tema, a fim de avaliar a qualidade do modelo adaptado e dos resultados encontrados, reduzindo significativamente as perdas de óleo nas etapas de produção e processamento primário e proporcionando informações para redução dos impactos ambientais da produção de petróleo.

Orientador: Mario Oscar Cencig / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T16:47:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trindade_LuisFernandoMano_M.pdf: 9556082 bytes, checksum: b359405155736211025b875d619af0a9 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: O Estado de São Paulo esgotará cerca de 87,4% do seu potencial hidrelétrico até o final deste século, com a conclusão das Usinas Hidrelétricas de Porto Primavera (1.818 MW) e do complexo de Canoas I e II (155 MW). Já em 1995, São Paulo importou de empresas federais (ITAIPU e FURNAS), cerca de 35.341 GWh, o que corresponde a 36,3% das necessidades de energia elétrica para atender o seu mercado. Esta dependência do Estado nesta área crescerá ainda mais nos próximos anos, se não forem encontradas alternativas de suprimento economicamente viáveis dentro do Estado para atender ao aumento da demanda de energia elétrica previsto. Além disto, a atual falta de recursos públicos do setor elétrico nacional para investir na expansão da geração de eletricidade pode contribuir num futuro próximo com uma crise de abastecimento deste insumo para as regiões: Centro-Oeste, Sul e Sudeste e principalmente,o Estado de São Paulo, como o maior mercado nacional, o mais prejudicado. O dimensionamento das fontes energéticas para a produção de eletricidade constitui-se em uma das atividades principais do planejamento da expansão da geração. Portanto, o objetivo final deste trabalho consiste no levantamento dos potenciais energéticos renováveis (bagaço de cana-de-açúcar e o potencial hidrelétrico remanescente) e não renováveis (turfa, xisto e gás natural) do Estado de São Paulo, para fins de geração de energia elétrica, e na análise das perspectivas de utilização das tecnologias de geração, quejá estão desenvolvidas ou em vias de desenvolvimento na expansão do atual parque gerador do setor elétrico paulista. Também é verificado em que condições essas alternativas podem diminuir a necessidade de importação estadual deste insumo energético nos próximos vinte anos. Por último, realiza-se um estudo da perspectiva de inserção do gás natural boliviano na matriz energética do Estado, via o setor elétrico paulista e as conseqüências para este setor / Abstract: São Paulo State will end up about 87,4% of its hydroelectric potential until the end of this century reaching the conclusion of Porto Primavera Usines (1.818 MW) and Canoas I and II complex (155 MW). Even in 1995, São Paulo imported trom federal enterprises (ITAIPU and FURNAS), about 35.341 GWh, that corresponds to 36.3% of the necessities of the electrical energy to maintain its market. This dependence of the State in this area will grow even more int the next years, if supplying alternatives were not found and these alternatives have to be economicably possible in the State to correspond to the increasing foreseen demand of energy. Besides this, the present lack of public resources in the national electrical sector to invest in the increasing of electricity generation can contribute in a near future with a crisis of supply for these regions: West, South, Southest and mainly, São Paulo State, since it is the biggest market, it can also be the most harmed. The dimension of energetical sources for the production of electricity consisty of one the main activities in planning the expansion of generation. So, the final target of this work consists of increasing the renewable energetic potentials (sugar cane husks, the remaininghydroelectrical potential) and not renewable (peat, schist, and natural gas in São Paulo State, in order to generate electrical energy, and in the analysis of the perspectives in the utilization of the generating technologies, which are already developed or starting to be developed in the expansion ofthe present generator field). It is also verified in which conditions these alternatives can diminish the necessity of importing this energetical consume in the next twenty years in the State. At last, a study has been done about the perspective of inserting a natural Bolivian gas in the State headquarters in function of this paulista electrical sector and the consequences for this sector / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: Takaaki Ohishi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T16:15:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_ElmaPereira_M.pdf: 11960161 bytes, checksum: 3f762b2c22ed74c7ea44114aeba37c71 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O gás natural é um combustível fóssil que pode ser utilizado tanto na indústria como no comércio, residências e veículos. Uma aplicação importante do gás natural é como fonte primária para geração de energia elétrica em usinas termelétricas. Seu uso possibilita uma maior estabilidade ao Sistema Elétrico Brasileiro, pelo fato de depender menos do nível de água nos reservatórios para atendimento da demanda de energia elétrica. Como o gás natural possui uma estocagem complexa e onerosa, a quantidade de demanda de gás afeta diretamente as suas etapas de produção e transporte, já que toda a quantidade produzida e transportada deverá ser consumida. Desse modo, a operação do sistema de suprimento de gás natural é fortemente dependente das decisões de seus consumidores. As usinas termelétricas estão entre os maiores consumidores de gás, de forma que o despacho das usinas termelétricas afeta fortemente a operação do sistema de gás. Por outro lado, restrições no sistema de suprimento de gás também podem afetar a operação das usinas termelétricas. Esta forte dependência operativa entre estes dois sistemas requer uma operação coordenada para se obter uma operação mais eficiente e segura. Esta tese apresenta um modelo de despacho econômico aplicado a usinas termelétricas que usam gás natural como fonte primária, considerando os custos de produção, transporte de gás natural e de geração de energia elétrica. A modelagem matemática resulta em um problema misto não linear. Para resolução foi utilizada uma abordagem híbrida, que combina um modelo baseado em Programação Linear e um modelo não linear. O problema não linear é resolvido através do método de Newton. / Abstract: Natural gas is a fossil fuel that can be used in industry, trade, residence and vehicles, among others. An important application of natural gas is as a primary source for electricity generation in thermoelectric power plants. In the Brazilian Electric System this source increase the system stability, once it is less dependent of the water level in tanks to serve the demand for power. As natural gas storage it is more complex and expensive, the amount of gas directly affects the production and transportation stages, once the entire amount that is produced and transported must be consumed. Thus, the operation of the supply system of natural gas is strongly dependent on decisions of their consumers. The thermoelectric power plants are among the largest gas consumers, so the dispatch of thermoelectric plants affects strongly the gas system operation. On the other hand, restrictions in the gas supply system may also affect the operation of thermoelectric plants. This strong operative dependence between these two kinds of systems, requires a coordinated operation with the aim of obtaining a more efficient and safer operation. This thesis presents a model of economic dispatch applied to thermoelectric power plants that use natural gas as a primary energy source, considering the costs of production, transportation of the natural gas and electricity generation. The mathematical modeling results in a nonlinear mixed problem. For resolution was used a hybrid approach that combines a model based on Linear Programming and a nonlinear. The nonlinear problem is solved by the Newton's method. / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Jose Vicente Hallak D'Angelo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T14:06:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cipolato_Liza_M.pdf: 1029854 bytes, checksum: e29def5b437d5ad6a00d8fc677c63bf5 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O comércio de gás natural liquefeito apresenta um crescente interesse por parte tanto de países exportadores como dependentes desta fonte energética. Apesar de o transporte por gasoduto ser muito menos suscetível a perdas, ele se torna inviável a longas distâncias ou a demandas variáveis. A liquefação do gás natural também proporciona o armazenamento desta fonte energética numa forma estável e de alto potencial energético,evidenciando o caráter estratégico do processo. Desde a década de 60 a tecnologia para liquefação do gás natural é utilizada, porém, apenas há alguns anos os países iniciaram o comércio desta fonte energética em larga escala e isto acarretará um aumento mundial tanto no número de terminais exportadores (plantas de liquefação) quanto importadores (terminais de regaseificação). O processo de liquefação do gás natural ocorre através de uma sequência de ciclos termodinâmicos de refrigeração, e estes, por sua vez, precisam trabalhar de forma otimizada para reduzir perdas. A análise exergética é uma ferramenta muito útil para avaliar estas perdas e pode ser essencial na instalação de uma nova planta ou melhoria de uma já existente. O presente trabalho realizou uma análise exergética de um ciclo de refrigeração utilizado para a liquefação de gás natural, o qual é do tipo multiestágio em cascata, padrão utilizado atualmente, sendo o mais conhecido e difundido entre as indústrias da área. Primeiramente, o processo foi simulado em software comercial Hysys (versão 3.2 da Aspen Technology). O resultado obtido da simulação foi validado através de comparação com dados da literatura, mostrando-se adequado. Em seguida, a simulação foi testada em diferentes condições operacionais, seguindo um planejamento fatorial completo, o qual teve como objetivo verificar a influência da variação das pressões de seis pontos específicos do ciclo sobre a variável resposta, que é a taxa de exergia total destruída no processo, visando sua minimização. Os resultados obtidos levaram a uma nova condição de operação para o ciclo de refrigeração com redução de aproximadamente 48% da taxa de exergia destruída com relação aos dados do caso obtido da literatura. Tal resultado evidencia o potencial da metodologia termodinâmica utilizada, demonstrando sua aplicação em estudos de melhoria do desempenho de ciclos de refrigeração para a indústria de liquefação de gás natural / Abstract: The liquefied natural gas trade shows a growing interest either from countries which are exporters or countries which depend on this kind of energetic source. Although gas pipelines are less susceptible of transportation losses, they become impracticable when distances are too long or when demands are highly variable. The liquefaction of natural gas also enables its storage in a stable way, in which energetic potential is high, expressing the strategic purpose of the process. Since the 1960 decade natural gas liquefying technology is been used, but only a few years ago countries have started the trade of this kind of energetic source on a large scale. Consequently, the number of exporter terminals (liquefaction industries) and importer terminals (regasification plants) will increase worldwide. The natural gas liquefaction process is based on a sequence of refrigeration thermodynamics cycles, which need to work in an optimized way in order to reduce losses. The exergy analysis is a very useful tool to evaluate these losses and can be crucial in a new plant installation or in a current one improvement. This dissertation performed an exergy analysis of a multistage cascade refrigeration cycle applied in natural gas liquefaction. The multistage cascade cycle is currently the standard type, being the most known and diffused among industries. Firstly, the process was simulated in commercial software Hysys (version 3.2 of Aspen Technology). The result obtained from the simulation was validated by comparison with the literature data and showed a very adequate similarity. After that, the simulation was checked in different operational conditions, according to the complete factorial design of experiments. The design of experiments¿ objective was to verify the pressure influence of six specific points of the cycle over the response variable, which is the rate of total exergy destroyed in the cycle, in order to reach its minimal value. The results showed a new operational condition to the refrigeration cycle, in which the destroyed exergy rate was reduced by approximately 48% in comparison with literature data. This result provides evidence of the high potential of the thermodynamic tool used, showing its application in studies of performance improvements for refrigeration cycles in industries of natural gas liquefaction / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Silvia Azucena Nebra de Perez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T16:10:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PalaciosBereche_Reynaldo_M.pdf: 8960679 bytes, checksum: a6e8e552788d00fa0fb258923ebe13a9 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho e feita uma revisão em relação à participação do gás natural na matriz energética mundial, brasileira e no Estado de São Paulo. Características do setor terciário, assim como da utilização do gás natural neste setor de consumo, são apresentadas também na primeira parte. Foi feita uma revisão das tecnologias de utilização de gás natural no setor terciário, assim como da tecnologia dos sistemas de refrigeração por absorção, das diferentes configurações do ciclo, e dos fluidos de trabalho utilizados neste tipo de sistema. Uma metodologia para o calculo da exergia da solução água brometo de lítio, comumente utilizada como fluido de trabalho em sistemas de refrigeração por absorção para condicionamento de ambientes, foi elaborada. Para a realização das analises exegética e exergoeconomica do sistema foi realizado o calculo da exergia total dos fluidos de trabalho considerando as parcelas de exergia química e física. A analise exegética compreendeu o calculo da irreversibilidade em cada componente do sistema assim como da total. Na ultima parte do trabalho foi realizada a analise termodinâmica, exegética e exergoeconomica do sistema de refrigeração por absorção de simples e duplo efeito H2O/LiBr, considerando como fontes de aquecimento um sistema de queima direta de gás natural e energia de rejeito de um sistema de cogeração. Os resultados são comparados e discutidos / Abstract: A review about the participation of the natural gas in the energetic matrix was done in this work, considering the scope international, Brazilian and the Sao Paulo State. Characteristics of the tertiary sector and the natural gas utilization in this consumption sector are also presented. A review about the technologies of utilization of natural gas in the tertiary sector was also done. In the following part, the technology of absorption refrigeration systems, different configurations of the cycle and working fluids were reviewed. A methodology for the exergy calculation of the lithium bromide ¿ water solution was elaborated. The lithium bromide ¿ water solution is widely utilized as working fluid in absorption refrigeration system for air conditioning. The exergy calculation takes in account the chemical and physical parcel of the exergy, which is important to realize the exergetic and exergoeconomic analysis of the system. In the last part of the work it was done a thermodynamic, exergetic and exergoeconomic analysis of the absorption refrigeration system H2O/LiBr of single and double effect. The exergetic analysis included the irreversibility calculation in each component and the total irreversibility of the system. Two different energy sources were considered: direct heating through natural gas combustion and the utilization of rejected energy in a cogeneration system. The different results were compared. / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Este trabalho tem como objetivo analisar a tecnologia do ciclo refrigerante misto para obtenção de gás natural liquefeito (GNL). Nessa tecnologia, o GNL é obtido por meio do seu resfriamento através de um ciclo de refrigeração, cujo fluido refrigerante é formado por uma mistura de diversos componentes. O ciclo de refrigeração é usado para resfriar a corrente de gás natural até as condições criogênicas por meio de um trocador de calor. A determinação da composição ótima dessa mistura de refrigerantes é de suma importância para a correta e eficiente operação da planta. O modelo termodinâmico para o cálculo de equilíbrio de fases dos componentes da mistura refrigerante é o baseado na Lei de Raoult, válido para misturas e soluções ideais. Inicialmente, revisam-se os conceitos de refrigerantes mistos, curvas compostas e o ponto de pinça (pinch point), utilizados na implementação da solução computacional. A aplicação dos modelos de gás e solução ideal influencia nos resultados, mas, não obstante, produz bons resultados como os obtidos no presente trabalho. A operação eficiente do ciclo depende, sobretudo, de três parâmetros principais, quais sejam: vazão da mistura refrigerante, razão de pressões alta e baixa do ciclo de refrigeração e composição da mistura refrigerante. Da análise dos resultados obtidos conclui-se que a alteração nas proporções da composição do refrigerante muda significativamente a forma das curvas composta quente e composta fria, quando comparados à alteração dos níveis de pressão e da vazão do ciclo refrigerante. Entretanto, a operacionalização do ciclo somente ocorre se um dado conjunto de valores daqueles parâmetros satisfaça uma determinada diferença mínima de temperatura, ou ponto de pinça, entre as curvas composta quente e composta fria dentro do trocador de calor. Assim, a operação eficiente do ciclo de refrigeração requer a otimização daqueles três parâmetros operacionais. / This work has the objective of analyzing the technology of mixed refrigerant cycle for obtaining liquefied natural gas (LNG). In that technology, the liquefied natural gas is obtained by means of cooling through a refrigeration cycle, whose fluid refrigerant is formed by a mixture of various components. The refrigeration cycle is used to cool the natural gas stream to cryogenic condition with the use of a heat exchanger. The determination of the optimal composition of this refrigerant mixture is very important for the correct and efficient operation of the plant. The thermodynamic model for the equilibrium phase calculation of the refrigerant mixture is based on the Law of Raoult, which is valid for ideal mixtures and solutions. Initially, the concepts of refrigerant mixture, composite curves and pinch point used in the implementation of the numerical solution were reviewed. The application of ideal-gas and ideal-solution models has influence on the results. Nevertheless, it produces good results as those obtained in the present work. The efficient operation of the cycle depends essentially of three key parameters, which are: refrigerant flow rate, the ratio of high to low pressures of the refrigerant cycle and the mixed refrigerant composition. The results indicated that the composition variation of the refrigerant changes significantly the shape of hot and cold composite curves in comparison to the modification in the pressure levels and the refrigerant flow rate of the refrigerant cycle. However, the process will operate only if a given set of values of those parameters satisfies a minimum temperature difference, or pinch point, between the hot and cold composite curves within the heat exchanger. Thus, the efficient operation of the refrigerant cycle requires the optimization of those three operational parameters.

O presente trabalho analisa o papel que a avaliação da conformidade de produtos, pessoas, serviços e instalações apresenta dentro do processo da construção de infraestrutura predial para a distribuição e uso dos gases combustíveis. Analisam-se as condições obrigatórias para a garantia de segurança ao consumidor final na expansão desse mercado nos países em desenvolvimento como o Brasil. Discute-se a necessidade do controle de um conjunto de objetos (elementos e agentes) diretamente vinculados a essa infraestrutura e a sua correlação com os aspectos de qualidade e segurança no setor. Parte-se do levantamento dos conceitos de avaliação da conformidade e das metodologias e critérios de seleção, aplicáveis a cenários específicos para determinação dos sistemas ideais a serem utilizados. Esse aparato conceitual é aplicado ao estudo de caso dos sistemas de avaliação da conformidade existentes no segmento do gás em países representantes dos principais blocos econômicos internacionais. Realiza-se uma análise comparativa entre os diversos cenários pesquisados, apresentando um exercício de reflexão a respeito da situação de integração dos sistemas de avaliação da conformidade para o setor do gás. O trabalho desenvolve uma análise crítica do cenário brasileiro, a partir do estabelecimento de um modelo ideal de sistema integrado de avaliação da conformidade, contemplando os principais objetos vinculados à infraestrutura para distribuição e uso do gás no segmento residencial. Avaliam-se detalhes da situação de conformidade de materiais, mão de obra, empresas instaladoras e instalações no Brasil, em contraponto ao modelo ideal e a realidade internacional. A observação da situação dos sistemas de avaliação da conformidade no cenário internacional indica a necessidade de sistemas integrados e aplicáveis aos objetos (materiais, mão de obra, serviços e instalações prediais) vinculados à infraestrutura predial para distribuição e uso residencial de gases combustíveis. Igualmente, relaciona a existência desses sistemas com a diminuição de acidentes e o aumento da segurança no setor. A análise crítica sobre a situação brasileira, em comparação com os sistemas de avaliação da conformidade ideais e a realidade internacional, revela fragilidades e dificuldades nacionais que precisam ser superadas. / This paper examines the role that the conformity assessment of products, persons, services and installations presents within the process of building infrastructure construction for gas distribution and use. Analyze the conditions required for the security guarantee to the consumer in the expansion of this market in developing countries like Brazil. It discusses the need for control of a set of objects (elements and agents) directly linked to this infrastructure and its correlation with quality and safety aspects in the industry. Part of the survey of conformity assessment concepts and methodologies and selection criteria, which apply to specific scenarios for determination of ideal systems to be used. This conceptual framework is applied to the case study of conformity assessment systems existing in the segment of the gas in countries representatives of major international economic blocs. Performs a comparative analysis between the various scenarios surveyed, showing an exercise of reflection on the situation of conformity assessment integrated systems for the gas sector. The work develops a critical analysis of the Brazilian scenario, from the establishment of an ideal model of conformity assessment integrated system, covering key subjects related to the infrastructure for distribution and use of gas in the residential segment. Assesses compliance situation details of materials, labor, installation companies and facilities in Brazil, in contrast to the ideal model and international reality. The observation of the conformity assessment systems situation in the international scenario indicates the need for integrated systems and applicable to objects (material, labor, services and facilities) related to building infrastructure for distribution and residential use of gas. Also, relates the existence of these systems with the decrease of accidents and increased security in the industry. Critical analysis on the situation in Brazil, compared with the ideals conformity assessment systems and international reality, reveals weaknesses and national problems that must to be overcome.

Este trabalho tem como objetivo apresentar, através da modelagem de uma planta gásquímica e da identificação das tecnologias disponíveis, a versatilidade do uso do gás natural como insumo para a indústria química, visando à produção de metanol, amônia e hidrogênio, a partir da fração metano, bem como na indústria petroquímica a obtenção do eteno através da fração etano. Baseado nas pesquisas de mercado, determinou-se que dentre os produtos a serem obtidos a partir do metano, o metanol é o que apresenta o cenário interno mais crítico. Esta situação é refletida através do contínuo aumento da importação, sem que haja nenhuma sinalização deste déficit ser sanado, através da construção de novas unidades industriais. Por outro lado, o cenário da amônia se mostra estável e, ainda que haja um déficit na produção nacional, a situação atual não se mostra tão crítica, mesmo quando realizada a projeção da demanda até 2030. Analisando-se o cenário petroquímico, em poucos anos a produção de eteno atingirá o seu gargalo, e o maior entrave diagnosticado, para a expansão das centrais produtoras, está relacionado à disponibilidade do insumo. Dentro da abordagem técnica proposta, a modelagem da planta gás-química aponta ser viável concentrar a produção de amônia, metanol e hidrogênio no mesmo pólo e que, para estes produtos, a tecnologia atual encontra-se madura e em estágio avançado. Já a produção de eteno, a partir do etano, não deve estar diretamente vinculada, a princípio, à obtenção dos demais produtos, pelo alto volume de gás natural necessário para liberar a fração de etano ideal para a sustentabilidade do projeto. / This work has as objective to present, through the modeling of a gas-chemical plant and also, through the identification of the current available technologies, the versatility of the use of natural gas as a raw material for the chemical industry, aiming the production of methanol, ammonia and hydrogen, from the fraction methane, as well as in the petrochemical industry, the attainment of ethene from the ethane fraction. Based in a market research, it was determined that amongst the products to be obtained from methane, methanol is the product that presents the most critical internal scenario. This situation is reflected through the continuous increase of the importation; without it there is no signaling that this deficit can be overcome, unless new industrials units are constructed. On the other hand, the ammonia scenario is steady and, despite presenting a deficit in the national production, the current situation does not reveal to very so critical, carried through the projection of the demand up to 2030. Analyzing the petrochemical scene, in a few years the ethene production will reach its pass and the biggest diagnosed impediment is related to the availability of the feedstock. Considering the technique proposal, the modeling of the gas-chemical plant shows the viability of concentrating the production of ammonia, methanol and hydrogen in the same site and that, for these products, the current technologies are mature and very well developed. Already the ethene production, from ethane, does not have to be directly entailed, in principle, to the attainment of the other products, considering the high volume of natural gas necessary to liberate the necessary amount of ethane for the sustainable of the project.