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Sistema de controle de escoamento de gás natural em dutos de distribuição com detecção de vazamentos utilizando redes neurais /

Scucuglia, José Wanderley. January 2006 (has links)
Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Banca: Edvaldo Assunção / Banca: Aparecido Augusto de Carvalho / Banca: Ivan Nunes da Silva / Banca: Paulo Monteiro Vieira Braga Barone / Resumo: Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema de simulação do escoamento e controle de vazamento para uma rede de distribuição de gás natural. De forma a alcançar os objetivos propostos, foram discutidos vários métodos de abordagem do problema de fluxo de gás em redes de gasodutos e definido um método mais adequado ao presente trabalho para compor as rotinas de simulação. Foram abordadas diversas formas de detecção de vazamentos de gás em tubulações, optando-se pelo balanço de volume para esse fim. Para a localização do vazamento ao longo do duto foi proposto e utilizado um sistema de Redes Neurais Artificiais (RNA). O fluxo no interior da rede de dutos é simulado por um sistema de equações diferenciais não lineares obtido para regime permanente, cuja solução para uma dada topologia de rede, fornece pares de valores de pressão e vazão em pontos específicos. A partir de valores de pressão e vazão de saída, obtidos de simulações em condições de vazamentos, é treinada uma RNA com o objetivo de fornecer a localização de eventuais escapes ao longo do duto. Sensores e medidores instalados em pontos estratégicos na rede, fornecem um conjunto de entrada ao algoritmo neural que tem como saída a posição do vazamento para as respectivas condições de operação. Atuando no controle de válvulas eletro-hidráulicas com controladores proporcionais, integrais e derivativos (PID), instaladas na rede, é possível isolar eventuais trechos com vazamento. Para tanto, foi projetado um controlador PID para otimizar o tempo de resposta das respectivas válvulas. De acordo com o modelo proposto de análise, foi desenvolvido um sistema algébrico computacional com interface gráfica amigável, em linguagem Delphi, que relaciona rotinas de simulação, algoritmos neurais, e mecanismos remotos de supervisão... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: A flow simulation and a leaking control computational system has been developed for a gas distribution network pipeline. A discussion of gas flow in pipeline is presented and the lamelar regime of flow has been chosen to be implemented in a simulating routine. Also, a description of gas leaking detection method has been carried out and the balance volume one has been adapted to find out the location of the leaking point in the pipeline a system an artificial neural network (ANN) has been proposed. The flow info the pipeline network is simulated by a system of non-linear deferential equation, obtained in a lamelar regime, which solution for any topology greed specification provide a couple of values of pressure and flow at discrete points into the domain. From this couple of values of pressure and flow at the ending point of the pipeline, obtained by simulating leaking condition, an ANN is trained with the purpose to provide a location of eventual escapes through the pipeline. Sensors to detect flow located in strategical points of the network pipeline may provide information to feed the neural system which output is the position of leaking point under a such operation conditions. Handle the electro-hydraulic through the proportional integral derivative (PID), installed along the network pipeline, is possible to isolate a pipeline interval with eventual leaking. For this purpose a PID controller system has been developed to minimize the time response of the electro-hydraulic valves. According to the proposed model of analysis, an algebric computational system with a friendly graphic interface in a Delphi language has been carried out. In this computer program simulating routine, neural algorithmic and remote mechanism of supervision and control... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor
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Síntese e caracterização das propriedades estruturais e magnéticas de filmes finos de SnO2 dopados com o elemento ferro para a aplicação como sensores do gás metano

Gomes, Natália Carolina Silva 28 July 2017 (has links)
Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-05-21T18:37:24Z No. of bitstreams: 1 2017_NatáliaCarolinaSilvaGomes.pdf: 9561189 bytes, checksum: d87ab7da650ee2d05e692043b292d4fd (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-05-21T18:37:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_NatáliaCarolinaSilvaGomes.pdf: 9561189 bytes, checksum: d87ab7da650ee2d05e692043b292d4fd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-21T18:37:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_NatáliaCarolinaSilvaGomes.pdf: 9561189 bytes, checksum: d87ab7da650ee2d05e692043b292d4fd (MD5) Previous issue date: 2018-05-21 / O gás natural é um hidrocarboneto proveniente da decomposição da matéria orgânica pela ação de bactérias anaeróbicas a grandes profundidades e altas temperaturas. É responsável por 20% da geração de energia mundial atualmente, o que prova a sua importância para o setor energético. O gás metano é o principal constituinte do gás natural, podendo chegar a representar até 97% da sua composição. Por ser um grande poluente e um dos gases que mais contribuem para o efeito estufa no planeta, o gás metano tem sido o assunto de muitos debates que envolvem riscos ao meio ambiente. Muitos desses riscos são relacionados às emissões fugitivas em gasodutos, os quais são tubulações que realizam o transporte de gás natural que parte da indústria petrolífera e chega aos clientes residenciais e industriais finais. Tais emissões caracterizam o principal tipo de emissão de gás natural gerada pela indústria petrolífera. Como o metano é um gás altamente inflamável, as emissões fugitivas de gás natural colocam em risco a vida das pessoas que trabalham na indústria do petróleo e que moram em regiões atravessadas pelos gasodutos. Por isso, nos últimos anos, a demanda por sensores de gás que consigam operar de forma mais eficiente, confiável e com menos custos para detectar emissões fugitivas de gás natural em gasodutos aumentou significativamente. Óxidos semicondutores de estanho atuam como uma importante e atraente base para classes de sensores de gás. Com isso, muitas pesquisas recentes têm abordado temas relacionados à melhoria de desempenho de sensores desse tipo, tais como: propriedades dos óxidos semicondutores, redução ao tamanho nanométrico dos óxidos semicondutores, dopagem de óxidos semicondutores com elementos químicos específicos, entres outros. A partir disso, neste trabalho, foram confeccionados cinco filmes finos de dióxido de estanho dopados com o elemento ferro em cinco diferentes concentrações estequiométricas e um filme fino de dióxido de estanho sem dopagem. O objetivo da confecção dos filmes finos foi aplicá-los como nanosensores do gás metano. Todos esses filmes finos foram depositados durante duas horas sobre substratos de vidro através do uso da técnica de pulverização catódica. Para a produção de cada um desses filmes, primeiramente, foram feitas seis ligas metálicas de Sn e Sn/Fe, usando um forno de arco. A liga composta somente por estanho foi utilizada para a fabricação do filme de SnO2 não dopado, enquanto que as outras cinco ligas compostas por estanho e ferro foram usadas para a produção dos filmes de SnO2 dopados com ferro. Além disso, foram realizadas caracterizações estruturais, óticas, morfológicas e magnéticas dos filmes através dos métodos de Difratometria de Raios-X, Espetrofotometria no Ultravioleta e Visível, Microscopia Eletrônica de Varredura, Microscopia de Força Atômica e Medições Magnéticas. Tais métodos possibilitaram o estudo das propriedades dos filmes finos. Em seguida, foram feitos testes de sensores para o gás metano no interior de uma câmara fechada a uma temperatura de 200°C. Tais testes permitiram a medição da resistência elétrica de cada filme aplicado como nanosensor em função do tempo, na presença de uma mistura gasosa contendo gás metano e na presença do ar atmosférico. As caracterizações morfológicas evidenciaram a presença dos filmes finos depositados sobre os substratos de vidro. As caracterizações estruturais mostraram a formação de uma única fase correspondente à estrutura cristalina do dióxido de estanho. As caracterizações óticas permitiram encontrar o valor do gap de energia de cada filme fino, sendo que cada valor encontrado se aproximou do respectivo valor encontrado na literatura para o sólido cristalino de dióxido de estanho. As medições magnéticas mostraram a coexistência dos comportamentos paramagnéticos e ferromagnéticos nos filmes finos com dopagem de ferro. Os testes de sensores de gás permitiram verificar a influência da dopagem do ferro no desempenho dos nanosensores de dióxido de estanho. Os resultados dos testes indicaram que o filme fino de SnO2 dopado com 5% de ferro teve uma melhora significativa na resposta como nanosensor do gás metano, em comparação aos outros filmes finos de SnO2 produzidos, não dopados e dopados com ferro. Logo, é possível concluir que a dopagem com ferro a partir dessa concentração tem importante influência na melhoria do desempenho dos filmes finos de SnO2 como nanosensores do gás metano. / Natural gas is a hydrocarbon derived from the decomposition of organic matter by the action of anaerobic bacteria at great depths and high temperatures. It accounts for 20% of the global energy generation nowadays, a fact which proves its importance to the world's energy sector. Methane gas is the main constituent of natural gas and accounts for up to 97% of its composition. It has been the subject of many debates that involve risks to the environment because it is a major pollutant and one of the gases that most contribute to the greenhouse effect on the planet. Many of those risks are related to fugitive emissions from gas pipelines. These pipelines transport natural gas from the oil industry to residential and industrial final customers. Fugitive emissions of natural gas endanger the people’s life who work in the oil industry and people who live in the regions crossed by pipelines. That is why the demand for gas sensors that can operate efficiently, reliably and with less cost to detect fugitive emissions from gas pipelines has significantly increased in the last years. Tin oxide semiconductors act as an important and attractive base for gas sensors. Then, many recent researches has been devoted to topics related to the performance improvement of this type of sensors such as: the semiconducting oxides properties, size reduction of semiconducting oxide to a nanometric scale, doping of semiconducting oxides with specific chemical elements, etc. In this work, six thin films of tin dioxide were deposited to test the methane gas sensing response. Five of these films were doped with iron at five different stoichiometric concentrations. The sixth film was an undoped sample. All these thin films were deposited on glass substrates during two hours using the sputtering technique. The purpose of making thin films was to apply them as methane gas nanosensors. The targets used for the films deposition were alloys of Sn/Fe with specific stoichiometry previously fabricated in an arc furnace. Pure tin was used for the fabrication of the undoped SnO2 (intrinsic) film while the other five Sn/Fe alloys were used for the production of iron doped SnO2 film. In addition, the structural, optical, morphological and magnetic characterization of the films were carried out using the following methods: X-ray Diffraction, Ultraviolet and Visible Spectrophotometry, Scanning Electron Microscopy, Atomic Force Microscopy and Magnetic Measurements. The study of thin films properties was based on the results of these methods. Subsequently, tests were performed using methane gas and thin films inside a closed chamber at a temperature of 200°C. These tests consist in measuring the electrical resistance of each film as a function of time in the presence of atmospheric air and the methane gas. The morphological characterization evidenced the presence of the films deposited on the glass substrates. The structural characterization showed the formation of a single phase corresponding to the tin dioxide crystalline structure. The optical characterization indicated the energy gap value of each thin film. These values found experimentally are close to the theoretical values for the tin dioxide crystalline solid. Magnetic measurements showed the coexistence of paramagnetic and ferromagnetic behavior in iron doped films. The gas sensor tests verified the influence of iron doping on tin dioxide nanosensors performance. The general results indicated the SnO2 film doped with 5% iron had a significant improvement in the response to the methane gas in comparison to films with other Fe concentration (0% to 4%). Therefore, it is possible to conclude the 5% iron doping has an important influence on the performance of SnO2 thin films as methane gas nanosensors.
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Desenvolvimento de um modelo termoeconômico que considera os impactos ambientais /

Villela, Iraides Aparecida de Castro. January 2007 (has links)
Resumo: Este trabalho analisa a poluição resultante da combustão do diesel e do gás natural em plnatas termelétricas utilizando ciclo combinado (CC), sem queima e com queima suplementar de combustível. A metodologia proposta analisa a emissão de CO2 SO2 NOx e material particulado (MP) considerando os padrões internacionais vigentes de qualidade do ar. Desenvolve-se análise termoecnômica de modo a comparar os dois combustíveis utilizando-se um modelo que incorpora a engenharia econômica ao de conceito da eficiência ecológica, sendo que este parâmetro uma função das quantidades de emissões do CO2, SO2 NOx e material particulado (MP). O objetivo é determinar o custo de produção de eletricidade, considerando o efeito ecológico, aqui denominado CPee, baseando-se na Segunda lei da termodinâmica. O método termoecnômico desenvolvido utiliza diagramas funcionais, de modo a determinar o custo de produção de eletricidade (em base exergética), incorporando os efeitos dos impactos ambientais de plantas termelétricas. Esse método á aplicado a trêscasos distintos em função de três turbinas a gás selecionadas do Handbook Gas Turbine World: Mitsubishi Heavy Industries M501G, Mitsubishi Heavy Industries M701F, Analdo Energy V94.3A, respectivamente associadas a caldeiras de recuperação operando com pressão de 12 MPs/520º C, 14 MPa/540º e 16,5 MPa/585º C. As melhores condições que determinam o custo de produção de eletricidade são apresentadas. Os resultados indicam que o método desenvolvido é satisfatório podendo-se constituir como ferramenta de cálculo para a concepção de sistemas termelétricos de geração de potência. / Abstract: This work analyses the pollution from diesel combustion and natural gas in thermoelectrical power plants by utilizing combined cycle, with no combustible burning and with complementary burning. The methodology proposed analyses the emission of CO2, SO2, NOx and particulate matter (PM) considering the in use air quality international standards. A thermoeconomic analysis is developed in such a way to compare the two combustibles by utilizing a model that incorporates the economical engineering to the concept of ecological efficiency, being this parameter a function of amount of emissions of CO2, SO2, NOx and particulate matter (PM). The objective is to determine the cost of production of electricity, considering the ecological effect, herein named CPee, based on the second law of thermodynamics. The thermoeconomic method developed utilizes functin diagrams in order to determine the Cost of production of electricity (at exergetic basis), incorporating the effects of thermoelectrical plants environmental impacts. This method is applied to three distinct cases in function of three gas turbines elected from the Handbook Gas Turbine World: Mitsubishi Heavy Industries M501G, Mitsubishi Heavy Industries M701F, Ansaldo Energy V94.3A, respectively associated to recovering kettles operating with pressures of MPa/520º C, 14 MPa/540ºC and 16,5 MPa/585º. The best conditions that determine the cost of production of electricity are presentes. The results indicate that the method developed is satisfactory, and it can be used as a tool for calculation for the conception of power generation thermoelectric systems. / Orientador: José Luz Silveira / Coorientador: Julio Santana Antunes / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Luiz Octavio Mattos dos Reis / Banca: Electo Eduardo Silva Lora / Banca: Araí Augusta Bernardez Pécora / Doutor
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Análises cromatográficas e parâmetros hematológicos de tilápia, Oreochromis niloticus, anestesiadas com eugenol em condições laboratoriais e de transporte /

Delbon, Marina Carvalho. January 2010 (has links)
Orientador: Maria José Tavares Ranzani de Paiva / Banca: Claudinei da Cruz / Banca: Luciana Posele / Banca: Elisabeth Romagosa / Banca: Leonardo Tachibana / Resumo: Anestésicos são utilizados para anestesiar peixes para facilitar o manejo, evitar ferimentos e reduzir o estresse desses animais. Sabendo-se que a aplicação de eugenol em peixes resulta em baixos tempos de indução anestésica, objetivou-se, avaliar diferentes concentrações do fármaco e sua ação sucessiva sobre os estágios anestésicos; testar a eficácia do produto como mitigador dos parâmetros hematológicos, em alta concentração (aplicada para anestesia profunda) e em pequenas concentrações (aplicadas no transporte de peixes); otimizar e validar um método determinação de resíduos de eugenol em músculo, fígado e plasma; e avaliar os resíduos anestésicos dos peixes submetidos à concentrações de anestesia profunda e de transporte, ao longo de 24 horas de depuração. Para isso, utilizaram-se exemplares de tilápia do Nilo Oreochromis niloticus, provenientes do Pólo Regional da APTA do Vale do Ribeira, município de Pariquera-Açu/SP. A concentração de eugenol, considerada mínima necessária para produzir anestesia profunda, foi de 100 mg L-1. Em relação à ação sucessiva do fármaco, pode-se observar que não houve diferença significativa (p>0,05) entre os estágios anestésicos. O produto aplicado como anestésico não teve interferência sobre os parâmetros hematológicos de tilápia, em todas concentrações testadas. Para avaliar o residuos de eugenol em amostras biológicas, a técnica escolhida foi cromatografia em fase gasosa (CG) utilizando-se coluna capilar e detector de ionização de chama (DIC). Com esse instrumento, obtiveram-se picos cromatográficos com resolução apropriada e ampla faixa de linearidade, permitindo quantificar com segurança, desde baixas concentrações até níveis elevados do produto. A partir da concentração de 100 mg L-1 de anestésico, analisou-se resíduos em amostras de tilápia e, após 24 horas de depuração... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Not available / Doutor
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Análise do impacto da variação da composição do gás natural no processo Single Mixed Refrigerant

Velhos, João Vitor January 2018 (has links)
O gás natural é visto atualmente por muitos países como o combustível de transição para uma matriz energética renovável. A sua forma liquefeita, o GNL, permite a redução do seu volume em cerca de 600 vezes, viabilizando a sua comercialização até mesmo para distâncias transoceânicas. O processo Single Mixed Refrigerant (SMR) é largamente empregado para a liquefação do gás natural, principalmente em plantas de pequeno a médio porte. Devido à alta carga energética envolvida nesse processo, é constante a busca por soluções para torná-lo mais eficiente, incluindo a obtenção de composições ótimas da mistura refrigerante (MR) e das condições de operação. A concentração ótima da MR está fortemente ligada à composição do gás natural a ser liquefeito. Este trabalho então tem por objetivo analisar o impacto da variação da composição do gás natural no trabalho total de compressão se for mantida a mesma mistura refrigerante. Para tanto, inicialmente é realizada a otimização do processo SMR para três composições típicas de gás natural (pobre, rico e metano puro), tendo em vista obter o menor trabalho específico de compressão possível. Em seguida, os cenários gerados são otimizados considerando a sua aplicação com as demais composições de gás natural. Por fim, foi proposta uma otimização integrada de forma a otimizar a mistura refrigerante para operar simultaneamente com os três tipos de gás natural. Cada rotina de otimização inclui primeiramente um algoritmo global (DiRect), e após um algoritmo local (MMA). Foi descoberto que a mistura refrigerante 1 (MR1), resultante da otimização do gás pobre, gerou a menor perda de energia quando utilizada com outros gases, economizando 156,2 kW e 175,3 kW quando comparado à MR2 e MR3, respectivamente. / Currently natural gas is known in many countries as the fuel of transition to a renewable energy matrix. Its liquefied form, LNG, allows its volume to reduce nearly 600 times, making feasible its commercialization even overseas. The Single Mixed Refrigerant process (SMR) is widely used for liquefying natural gas, mainly in small and mid-scale plants. Due to the high energy necessary in this process, many studies seek make it more efficient by obtaining the optimal Mixed Refrigerants (MR) compositions and operation conditions. MR concentration is closely related with the natural gas to be liquefied. This work, then, aims to analyze the impact of natural gas composition variation in the shaft power when using the same refrigerant. To achieve that, firstly it is done a SMR process optimization with three common natural gas compositions (poor, rich and pure methane), targeting the lowest overall shaft work. Henceforth, the scenarios previously created are optimized considering their utilization with the other natural gas compositions. Finally, an integrated optimization was proposed in order to optimize the refrigerant mixture to operate simultaneously with the three types of natural gas. It was found that MR1, resulted from poor gas optimization, generated the lowest energy loss when used with the other gases, saving 156.2 kW and 175.3 kW comparing to MR2 and MR3, respectively.
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Alternativas para a previsão de demanda de gás natural : um estudo orientado ao estado do Rio Grande do Sul

Silva, Silvio Ceroni da January 2003 (has links)
O tema da presente tese é a demanda do gás natural em um novo mercado, que se encontra em expansão.O objetivo geral é o desenvolvimento de uma metodologia para a previsão de demanda do gás natural, estabelecendo um método que integre as diversas alternativas de previsão de demanda desenvolvidas. Primeiramente, é feita uma revisão da literatura abordando os seguintes temas: (i) demanda de energia no Brasil e no mundo; (ii) demanda de gás natural no Brasil e no mundo; (iii) oferta de gás natural no Rio Grande do Sul; (iv) modelos de previsão de demanda energética; (v) pesquisa qualitativa e grupos focados. São, então, desenvolvidas as alternativas para a previsão de demanda de gás natural: (i) baseado em dados históricos do Rio Grande do Sul: com base no comportamento pregresso da demanda energética estadual faz-se uma extrapolação dos dados de demanda futuros, estimando-se um percentual de participação do gás natural neste mercado; (ii) baseado em equações de previsão que se apóiam em dados sócio-econômicos: tomando-se como embasamento o tamanho da população, PIB, número de veículos da frota do estado, e as respectivas taxas de crescimento de cada uma destas variáveis, estima-se o potencial consumo de gás natural (iii) baseado em dados históricos de outros países: tomando-se por base os dados de países onde já se encontra consolidado o mercado de gás natural, faz-se uma analogia ao caso brasileiro, particularmente o estado do Rio Grande do Sul, visualizando o posicionamento deste mercado frente à curva de crescimento e amadurecimento do mercado consolidado; (iv) baseado na opinião dos clientes potenciais: através de grupos focados, busca-se a compreensão das variáveis que influenciam as decisões dos consumidores de energia, bem como a compreensão das soluções de compromisso (trade off) realizadas quando da escolha dos diferentes energéticos, utilizando-se técnicas do tipo “preferência declarada”; (v) baseado na opinião de especialistas: através de grupos focados com profissionais do setor energético, economistas, engenheiros e administradores públicos busca-se o perfil de demanda esperado para o gás natural. São aplicadas as alternativas individuais à previsão da demanda do gás natural no estado do Rio Grande do Sul, verificando a necessidade de adaptações ou desenvolvimentos adicionais das abordagens individuais. Neste momento, começa-se a construção do método integrador, partindo-se da visualização de benefícios e carências apresentados por cada alternativa individual. É, então, elaborada uma proposta para integrar os resultados das diversas abordagens. Trata-se da construção de um método para a previsão de demanda energética de gás natural que compatibiliza resultados qualitativos e quantitativos gerados nas abordagens individuais. O método parte de diferentes inputs, ou seja, os dados de saída gerados por cada abordagem individual, chegando a um output único otimizado em relação à condição inicial. A fase final é a aplicação do método proposto à previsão de demanda de gás natural no estado do Rio Grande do Sul, utilizando a base de dados gerada para o estudo particular do estado.
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Desenhos de mercado do setor de gás natural e o caso brasileiro

Camacho, Fernando Tavares 13 December 2002 (has links)
Made available in DSpace on 2008-05-13T13:16:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1443.pdf: 961126 bytes, checksum: e96f8b99b6ff0a7de828220613af6fbe (MD5) Previous issue date: 2002-12-13 / Este trabalho tem como objetivo analisar os principais fatores envolvidos no desenvolvi- mento e funcionamento da indústria de gás natural, para então detectar e diagnosticar as principais falhas existentes no mercado brasileiro de gás. A análise é realizada a partir da caracterização dos diversos desenhos de mercado da indústria de gás natural presentes no mundo (desde a estrutura totalmente verticalizada até a mais competitiva, com a presença de mercados de atacado e varejo). Pontos importantes são ressaltados tais como os princípios de precificação do gás em cada modelo, as práticas regulatórias empregadas e as principais estruturas surgidas. Destas, destacam-se as relações entre os agentes nos mercados de varejo competitivos, o livre acesso, o bypass físico e comercial e o surgimento do mercado spot. Essa linha de trabalho culmina com a análise da atual estrutura do mercado de gás natural no Brasil, assim como possíveis desenhos que essa indústria poderá atingir a médio e longo prazos dependendo dos mecanismos regulatórios utilizados. Para isso, são apresentados os modelos de gás existentes e a interação entre eles. Ressalta-se, também, a importância do livre acesso para o desenvolvimento do setor no Brasil.
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Análise do impacto da variação da composição do gás natural no processo Single Mixed Refrigerant

Velhos, João Vitor January 2018 (has links)
O gás natural é visto atualmente por muitos países como o combustível de transição para uma matriz energética renovável. A sua forma liquefeita, o GNL, permite a redução do seu volume em cerca de 600 vezes, viabilizando a sua comercialização até mesmo para distâncias transoceânicas. O processo Single Mixed Refrigerant (SMR) é largamente empregado para a liquefação do gás natural, principalmente em plantas de pequeno a médio porte. Devido à alta carga energética envolvida nesse processo, é constante a busca por soluções para torná-lo mais eficiente, incluindo a obtenção de composições ótimas da mistura refrigerante (MR) e das condições de operação. A concentração ótima da MR está fortemente ligada à composição do gás natural a ser liquefeito. Este trabalho então tem por objetivo analisar o impacto da variação da composição do gás natural no trabalho total de compressão se for mantida a mesma mistura refrigerante. Para tanto, inicialmente é realizada a otimização do processo SMR para três composições típicas de gás natural (pobre, rico e metano puro), tendo em vista obter o menor trabalho específico de compressão possível. Em seguida, os cenários gerados são otimizados considerando a sua aplicação com as demais composições de gás natural. Por fim, foi proposta uma otimização integrada de forma a otimizar a mistura refrigerante para operar simultaneamente com os três tipos de gás natural. Cada rotina de otimização inclui primeiramente um algoritmo global (DiRect), e após um algoritmo local (MMA). Foi descoberto que a mistura refrigerante 1 (MR1), resultante da otimização do gás pobre, gerou a menor perda de energia quando utilizada com outros gases, economizando 156,2 kW e 175,3 kW quando comparado à MR2 e MR3, respectivamente. / Currently natural gas is known in many countries as the fuel of transition to a renewable energy matrix. Its liquefied form, LNG, allows its volume to reduce nearly 600 times, making feasible its commercialization even overseas. The Single Mixed Refrigerant process (SMR) is widely used for liquefying natural gas, mainly in small and mid-scale plants. Due to the high energy necessary in this process, many studies seek make it more efficient by obtaining the optimal Mixed Refrigerants (MR) compositions and operation conditions. MR concentration is closely related with the natural gas to be liquefied. This work, then, aims to analyze the impact of natural gas composition variation in the shaft power when using the same refrigerant. To achieve that, firstly it is done a SMR process optimization with three common natural gas compositions (poor, rich and pure methane), targeting the lowest overall shaft work. Henceforth, the scenarios previously created are optimized considering their utilization with the other natural gas compositions. Finally, an integrated optimization was proposed in order to optimize the refrigerant mixture to operate simultaneously with the three types of natural gas. It was found that MR1, resulted from poor gas optimization, generated the lowest energy loss when used with the other gases, saving 156.2 kW and 175.3 kW comparing to MR2 and MR3, respectively.
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Análise, modelagem e otimização do ciclo de refrigeração de uma unidade de processamento de gás natural

Baraldi, Aline January 2015 (has links)
O estudo de ciclos de refrigeração é de grande importância devido à preocupação crescente com o consumo de energia elétrica, diretamente ligada à eficiência de funcionamento dos componentes do processo. Considerando o elevado consumo de energia em ciclos de refrigeração, a otimização da operação destes sistemas se traduz em economia significativa. Este trabalho apresenta a aplicação de um método para otimização de ciclos de refrigeração por compressão a vapor, utilizados em unidades de processamento de gás natural. A metodologia empregada tem o propósito de otimizar este sistema através da determinação dos valores das variáveis de decisão que permitem atender a demanda energética da unidade com o compromisso de maximizar a eficiência do ciclo. Neste contexto realizou-se a análise dos principais componentes do ciclo de refrigeração e seu funcionamento. No presente trabalho realizou-se a simulação do processo utilizando o Excel, com o auxílio da biblioteca termodinâmica do Coolprop, onde foram definidos os valores mais efetivos das variáveis que causam maior impacto no Coeficiente de Performance (COP) do ciclo de refrigeração. Como principal análise é apresentada uma simulação do processo com dados de projeto. Posteriormente realiza-se uma análise do comportamento do ciclo frente a modificações das variáveis de decisão e uma otimização do processo para aumento do COP. Por fim é analisado o comportamento do ciclo de refrigeração frente a variações das condições de entrada do gás natural. A análise de sensibilidade foi realizada com as principais variáveis de decisão (pressões do ciclo, fração vaporizada e calores dos trocadores). Observa-se que com o aumento da pressão máxima de operação tem-se um aumento na vazão geral do ciclo e impacto na variação no trabalho do primeiro estágio de compressão. Quando analisa-se a variação da pressão mínima não se observa impacto na vazão do ciclo. Através da otimização do caso base obteve-se um aumento de 35% do COP, passando de 2.66 para 3.61. A otimização foi realizada considerando que a temperatura final do gás natural, ou temperatura do gás natural após passar pelo ciclo de refrigeração, não sofresse variação maior que 2%. / Due to the rising concern about electric energy consumption, refrigeration cycles studies have become more and more important. Considering the high energy that a refrigeration cycle demands, its optimization translates into expressive gains. This work presents an optimization of a vapor-compression refrigeration cycle commonly found in natural gas processing plants. The purpose of the employed methodology is to optimize the system through determination of the decision variables values, which still attend the energetic demand of the plant. In this context, the main components of the cycle were analyzed and modelled. Using the thermodynamic library Coolprop the refrigeration cycle was simulated and determined which variables have more influence in the Coefficient of Performance (COP) and its most effective values. It is presented as the main analysis a simulation of the process using project data. Then the behavior of the cycle was analysed by variating decision variables and optimized in terms of yielding a higher COP. Finally, the behavior of the cycle was analysed by changing properties such as temperature and mass flow of the natural gas entering the process. The sensitivity analysis was made by changes in the main decision variables (cycle pressures, vaporized fraction and heat from the heat exchangers). It was observed that the higher the maximum operation pressure, the higher the cycle mass flow is. In terms of varying the minimum pressure it was not observed changes in the cycle mass flow. By optimizing the reference case, the value of COP was increased from 2,66 to 3,61, an increase of 35%. The optimization was conducted considering that the natural gas final temperature, or the temperature of the natural gas after passing through the refrigeration cycle, did not have a variation higher than 2%.
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Qualidade microbiológica e físico-química de morango (Fragaria x ananassa Duch) exposto ao gás ozônio durante o armazenamento

Alves, Hanna 23 February 2017 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, 2017. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2017-03-27T16:39:42Z No. of bitstreams: 1 2017_HannaAlves.pdf: 1207836 bytes, checksum: 6ce7ac0ef72f821f00d924ea7ef89a15 (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento(ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2017-03-30T14:51:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_HannaAlves.pdf: 1207836 bytes, checksum: 6ce7ac0ef72f821f00d924ea7ef89a15 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-30T14:51:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_HannaAlves.pdf: 1207836 bytes, checksum: 6ce7ac0ef72f821f00d924ea7ef89a15 (MD5) / O morango se destaca por ser bastante consumido em todo o país, devido suas características apreciadas pelos consumidores, tais como sabor, cor, odor, textura e doçura. Seu uso é diverso, que vai desde o consumo in natura, até a fabricação de geleias, doces, polpas e iogurtes. Deve-se garantir a segurança do produto, no que se refere à qualidade física, química e microbiológica. Diversos sanitizantes são utilizados na indústria alimentícia, porém cada vez mais é preciso introduzir produtos que se adequem a nova realidade exigida pelo mercado. Tem-se buscado tecnologias que sejam sustentáveis, tendo em vista inclusive o impacto ao meio ambiente. O ozônio surge como uma alternativa aos sanitizantes tradicionais. Tem apresentado elevada capacidade de inativar microrganismos em função do seu alto poder oxidativo. Trata-se de um gás que não gera resíduos tóxicos nos alimentos e deve ser produzido no próprio local. Nesse contexto, é de suma importância o estudo do binômio concentração do gás e período de exposição para cada alimento, de forma que se consiga inativar os microrganismos indesejáveis, sem alterar significativamente as características físico-químicas dos alimentos. Então, o trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade microbiológica e físico-química de morangos expostos ao gás ozônio em diferentes concentrações e armazenados durante seis dias sob refrigeração (5ºC). Os morangos da variedade “Portola” foram adquiridos diretamente do produtor. O gás ozônio foi obtido por meio de um gerador de ozônio baseado no método de Descarga por Barreira. Foram testadas concentrações equivalentes a 0, 4, 9, 14 e 18 mg L-1, vazão de 1 L min-1, na temperatura de 25 ºC, por 30 min, com três repetições. No que tange a qualidade microbiológica, verificou-se a presença de Salmonella spp. e quantificaram-se coliformes totais, E. coli, bolores e leveduras e mesófilos aeróbios. Com relação à qualidade físico-química, analisou-se perda de massa; acidez total titulável; sólidos solúveis totais; pH; relação sólidos solúveis totais e acidez total titulável; e coloração dos frutos. Adotou-se Delineamento Inteiramente Casualizado (DIC) em Esquema Fatorial 5X4, sendo cinco tratamentos e quatro períodos de armazenamento (0, 2, 4 e 6 dias), com três repetições. Não foi detectada a presença de Salmonella spp. e E. coli, nos frutos submetidos ou não a ozonização. A baixa e irregular contagem de coliformes totais nos frutos não permitiu inferir sobre a capacidade do ozônio de inativar microrganismos desse grupo. O ozônio se mostrou eficiente no controle de bolores e de leveduras e de mesófilos aeróbios em morangos durante o armazenamento. Verificou se, imediatamente depois da ozonização, contagem de bolores e leveduras 3,5 ciclos log inferior, quando se comparou os resultados obtidos nos frutos ozonizados com aqueles relativos aos não ozonizados. Durante o armazenamento a contagem de bolores e leveduras nos frutos ozonizados permaneceu inferior à obtida nos não ozonizados. Tendência semelhante foi observada para mesófilos aeróbios. Imediatamente depois da ozonização, foi possível obter redução superior a 4,0 ciclos log na contagem de mesófilos aeróbios, quando se comparou com os resultados obtidos nos frutos não expostos ao gás. Em geral, nas condições adotadas no trabalho, o ozônio não afetou negativamente a qualidade físico-química dos morangos. Por outro lado, verificou-se menor perda de massa dos frutos ozonizados quanto maior a concentração de exposição ao gás, e maiores valores de sólidos solúveis totais e da relação entre sólidos solúveis totais e acidez total titulável quando se adotou a concentração de 4 mg L-1, independentemente do período de armazenamento. Além disso, houve tendência de manutenção da acidez total titulável ao longo do armazenamento, na concentração do gás de 18 mg L-1. No que se refere à diferença de cor, observou-se maior incremento à medida que se eleva a concentração do gás, ao longo do armazenamento. Concluiu-se que o ozônio é um importante agente antimicrobiano, e nas condições adotas no trabalho provocou redução de microrganismos indesejáveis. O gás também não interferiu na maioria dos parâmetros físico-químicos avaliados. Vale salientar que é importante dar prosseguimento às pesquisas com o uso desse gás, de tal forma que o uso dessa tecnologia seja difundida na indústria de alimentos. / The strawberry stands out for being widely consumed throughout the country, due to its characteristics appreciated by consumers, such as flavor, color, odor, texture and sweetness. Its use is diverse, ranging from the consumption in natura, to the manufacture of jellies, sweets, pulps and yogurts. The safety of the product should be ensured with regard to physical, chemical and microbiological quality. Several sanitizers are used in the food industry, but more and more it is necessary to introduce products that adapt to the new reality demanded by the market. Technology has been sought that is sustainable, in view of even the impact on the environment. Ozone appears as an alternative to traditional sanitizers. It has presented high capacity of inactivating microorganisms due to its high oxidative power. It is a gas that does not generate toxic waste in food and must be produced locally. In this context, it is extremely important to study the binomial gas concentration and exposure period for each food, in order to inactivate the undesirable microorganisms without significantly altering the physical and chemical characteristics of the food. The objective of this work was to evaluate the microbiological and physico-chemical quality of strawberries exposed to the ozone gas in different concentrations and stored for six days under refrigeration (5 ºC). Strawberries of the "Portola" variety were purchased directly from the producer. Ozone gas was obtained by means of an ozone generator based on the Barrier Discharge method. Concentrations equivalent to 0, 4, 9, 14 and 18 mg L-1, flow rate of 1 L min-1 were tested at 25 ° C for 30 min with three replicates. Regarding the microbiological quality, the presence of Salmonella spp. and total coliforms, E. coli, molds and yeasts and aerobic mesophiles were quantified. Regarding the physical-chemical quality, mass loss was analyzed; Titratable total acidity; Total soluble solids; PH; Total soluble solids ratio and titratable total acidity; And coloring of the fruits. A completely randomized design (DIC) was used in 5X4 Factorial Scheme, with five treatments and four storage periods (0, 2, 4 and 6 days), with three replications. No evidence of Salmonella spp. and E. coli, in fruits submitted or not to ozonization. The low and irregular count of total coliforms in the fruits did not allow to infer about the capacity of the ozone to inactivate microorganisms of this group. Ozone was efficient in the control of molds and yeasts and aerobic mesophiles in strawberries during storage. After the ozonation, ocher and yeast counts were 3.5 log lower cycles, comparing the results obtained in the ozonized fruits with those related to the non-ozonated fruits During storage, the counts of molds and yeasts in the ozonated fruits remained lower than those obtained in non - ozonated fruits. A similar trend was observed for aerobic mesophiles. Immediately after ozonization, it was possible to obtain a reduction of more than 4.0 log cycles in the count of aerobic mesophiles, when compared with the results obtained in fruits not exposed to the gas. In general, under the conditions adopted at work, ozone did not adversely affect the physical-chemical quality of strawberries. On the other hand, there was a lower loss of mass of the ozonated fruits when the concentration of exposure to the gas was higher and the values of total soluble solids and of the relation between total soluble solids and titratable total acidity were observed when the concentration of 4 mg L-1, regardless of the storage period. In addition, there was a tendency to maintain the titratable total acidity along the storage, at the gas concentration of 18 mg L-1. Regarding the color difference, a greater increase was observed as the concentration of the gas was increased throughout the storage. It was concluded that ozone is an important antimicrobial agent, and under the conditions adopted in the work caused reduction of undesirable microorganisms. Gas also did not interfere with most of the physicochemical parameters evaluated. It is worth noting that it is important to continue the research with the use of this gas, in such a way that the use of this technology is widespread in the food industry.

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