Submitted by Teresa Cristina Rosenhayme (teresa.rosenhayme@cprm.gov.br) on 2015-03-06T14:36:13Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Paulo Graziane Mendonca Mileo.pdf: 6430139 bytes, checksum: 2fbf7affa468f0666338504ce9ca36c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Roberta Silva (roberta.silva@cprm.gov.br) on 2015-07-06T12:18:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao Paulo Graziane Mendonca Mileo.pdf: 6430139 bytes, checksum: 2fbf7affa468f0666338504ce9ca36c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Roberta Silva (roberta.silva@cprm.gov.br) on 2015-07-06T12:18:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertacao Paulo Graziane Mendonca Mileo.pdf: 6430139 bytes, checksum: 2fbf7affa468f0666338504ce9ca36c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-06T12:34:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Paulo Graziane Mendonca Mileo.pdf: 6430139 bytes, checksum: 2fbf7affa468f0666338504ce9ca36c7 (MD5) Previous issue date: 2014

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:58:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 341692.pdf: 5615058 bytes, checksum: 8111774b060367665a927d02bdb25ce7 (MD5) Previous issue date: 2016 / Turbinas a gás aeronáuticas combinam uma alta relação potência/peso, desempenho eficiente e confiabilidade. Em uma câmara de combustão típica de turbinas aeronáuticas, é comum observar temperaturas de ad-missão da ordem de 750 K, pressões de 20 bar e velocidades média do escoamento de 100 m/s. Fenômenos de fase gasosa que limitam as taxas de combustão, durabilidade e emissões, afetando negativamente o de-sempenho da máquina, incluem os fenômenos da extinção de chama turbulenta, Blow-off para misturas pobres e Relight. A legislação sobre o tema tem avançado no sentido de impor o aumento na adição de bio-combustíveis na indústria da aviação, como por exemplo a utilização de biocombustível tipo HEFA (Hydro-Processed Ester Fatty Acid). Este trabalho enfoca o efeito da adição de um tipo de biocombustível HEFA ao QAV1 (querosene de aviação), criando uma mixtura de combustível alternativo para aviação comercial. Para tanto, foi utilizado uma mistura substituta para reproduzir as caracteristícas físico-químicas de um que-rosene de aviação sintético tipo HEFA. Experimentos com metodologia canônica foram então utilizados para medir tempo de retardo de ignição, limite de inflamabilidade para misturas laminares, propação de chamas laminares e turbulentas e extinção de núcleo da chama (flame kernel) sob condições turbulentas. O tempo de retardo de ignição foi medido utilizando-se uma máquina de compressão rápida (RCM) para mixturas com razão de equivalência entre 0,3 até 1,3, pressões de 7 bar, 10 bar e 15 bar e temperaturas variando entre 650 K até 950 K. A ignição força-da, a propação e extinção de chama foram medidos utilizando-se dois reatores de volume contante (CVR). Um CVR esférico com volume de 15 litros foi utilizado para detectar ignição, utilizando um sistema de fotografia de alta velocidade Schlieren Tipo Z usando uma câmera CMOS capaz de obter 10.000 fotos por segundo. O mesmo CVR foi também utilizado para medir a velocidade de chama laminar aplicando o método da medição do perfil transiente de pressão interna do reator, para misturas com razão de equivalência entre 0,8 até 1,3, pressão inicial de 1 bar e temperatura inicial de 408 K. Com o objetivo de obter a velocidade de chama diretamente da curva de pressão transiente, desenvolveu-se um código computacional em linguagem FORTRAN, assumindo hipóte-se de gás ideal, equilíbrio termodinâmico e sucessivas compressões isentrópicas para reagentes e produtos. A propagação e extinção de chamas turbulentas foram medidos utilizando-se um CVR cilíndrico com volume de 55 litros, para mixturas com razão de equivalência entre 0,8 até 1,3, pressão inicial de 1 bar e temperatura inicial de 310 K. Aexistência de um núclo inicial de chama foi detectado utilizando-se uma câmera do tipo ICCD, e subsequentemente, o perfil transiente de pressão foi medido para o cálculo da velocidade de chama turbulenta. Os resul-tados mostraram um aumento da velocidade de chama laminar entre 5-7% com a utilização do bio-aditivo. A velocidade de chama turbulenta apresentou um menor percentual de aumento, aproximadamente 2% para os maiores níveis de turbulência testados. O tempo de retardo de ignição e o limite inferior de inflamabilidade diminuiram aproximada-mente 3% com a utilização do bio-aditivo, reduzindo assim também as limitações de operacionalidade devido a extinção de chama turbulenta. A análise conjunta das taxas de propagação de chama, ignição, limites de inflamabilidade e extinção de chama turbulenta indicaram um sensí-vel aumento na estabilidade operacional de turbinas a gás aeronáuticas sob as condições testadas com a adição do biocombustível substituto.<br> / Abstract : Jet engines combine a high power to weight ratio with efficient perfor-mance and reliable operation. In the combustion chamber of typical jet engines, inlet temperatures of 750 K, pressure of 20 bar and axial flow velocities of 100 m/s are common. Gas phase phenomena that limit the combustion rate, durability and emissions, affecting negatively the en-gine performance, include turbulent flame extinction, lean blow-off, and relight. Legislation recently advanced has enforced the increase in the content of biofuels in the aviation industry, such as the use of HEFA (hydro-processed ester fatty acid) fuels. This work focus on the effect of the addition of a HEFA biofuel to the Brazilian Jet A-1 fuel, creating alternative jet fuel mixtures. Here, a surrogate fuel mixture was used to reproduce the basic combustion physicochemical characteristics of a HEFA based aviation fuel. Then, canonical experiments were used to measure ignition delay time, laminar flammability limits, laminar and turbulent flame propagation and extinction. Ignition delay time was measured in a rapid compression machine (RCM) for equivalence ratios from 0.3 to 1.3, pressures of 7 bar, 10 bar and 15 bar, and temperatures from 650 K to 950 K. Flame ignition, propagation and extinction were measured using two constant volume reactors (CVR). A 15 liters, spher-ical CVR with optical access was used to detect ignition, using a Z-type Schlieren photography with a 10000 fps CMOS camera, and to measure the laminar flame speed from the pressure transient trace, for equiva-lence ratio from 0.8 to 1.3, pressure of 1 bar, and temperature of 408 K. In order to predict the burning velocity from the pressure trace, a FOR-TRAN code was written assuming the products in full equilibrium and both, reactants and products, are treated as ideal gases and follow isen-tropic compression. Turbulent flame propagation and extinction was measured for methane and PRF fuel using a 55 liters, cylindrical, turbu-lent CVR for equivalence ratio of 0.8 to 1.3, pressure of 1 bar, and tem-perature of 300 K and 310 K. The existence of a flame kernel was de-tected using an ICCD camera and, following combustion, the transient pressure trace was measured. The results show the laminar flame speed has increased about 5-7% with the biofuel additive. The turbulent flame speed has a lower increase of about 2% at the higher turbulence intensi-ties tested. The ignition delay time and the lower flammability limit decreased in about 3% with the addition of the biofuel surrogate, thus reducing the limitations on turbulent flame kernel extinguishment. The joint behavior in terms of burning rates, ignition, flammability limits, and turbulent flame kernel extinguishment indicated a slight increase inthe jet engine operational stability under the conditions tested with the use of the biofuel surrogate.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-03-14T04:10:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2016Bitstream added on 2017-03-21T04:12:14Z : No. of bitstreams: 1 340828.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Devido ao acréscimo da produção de gás natural no Brasil e no mundo, a demanda de monoetilenoglicol também está aumentando, pois este é utilizado como dessecante para evitar a formação de hidratos na exploração e transporte do gás natural. Para que o monoetilenoglicol (MEG) possa ser reutilizado, evitando que seja descartado na natureza e trazendo economia a indústria de petróleo, este deve ser regenerado antes de ser reutilizado, o que é realizado comumente por destilação. Como esta operação unitária não é muito eficiente energeticamente, estudos de destilação não convencional vem sendo propostos. Neste trabalho avaliou-se a separação da mistura MEG/água alimentada com 66% em massa do glicol em uma coluna de destilação de película. Para tanto foram realizados experimentos com o uso de termossifão (fonte de calor da unidade) operando com a câmara de vapor na condição isotérmica e com perfil axial de temperatura. Diferentes condições de operação para vazão e temperatura de alimentação bem como temperatura do evaporador foram testadas. O maior resultado (fração mássica de 88,6 % de MEG na corrente de base) foi obtido com o teste em isotérmico e com condições de temperatura de alimentação, temperatura de evaporador e vazões mais baixas. A recuperação do monoetilenoglicol (MEG) obtida na unidade piloto de destilação de filme descendente foi considerada um bom resultado se comparado com o da destilação convencional industrial, pois a primeira além de ser mais compacta, apresentou menor requerimento energético (redução em torno de 22,56%). Ainda, observou-se que são necessárias apenas duas unidades de película em série para obter a mesma fração mássica de MEG recuperado que um sistema industrial.<br> / Abstract: Due to increase for natural gas production in Brazil and world, monoethylene glycol (MEG) demand is also increasing because this is used as a desiccant to prevent the hydrate formation in the exploration and transport of natural gas. For MEG can be reused, avoiding being discharged to the nature and bringing savings to the oil industry, it must be regenerated before being reused, which is usually done by distillation. As this separation process has not great energy efficiency, advanced distillation units have been studied. In this work, the separation of the mixture MEG/water (66% wt of glycol) was evaluated using a film descedent distillation. Experiments were carried out using thermosiphon (heat source of the unit) operating by isothermal and with axial temperature profile. Different operational conditions for flow and temperature feed and evaporator temperature were applied. The best result was obtained (88.6% wt of MEG in bottom) with the isothermal test and with lower temperatures and flow rate. The monoethylene glycol recovery (MEG) obtained in the falling film distillation unit pilot was considered a good result compared to the industrial distillation, as the first besides being more compact, showed lower energy requirements (decrease around 22.56%). Furthermore, it was observed that are necessary only two film units in series to achieve the same mass fraction of MEG that with an industrial system.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T02:26:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 210371.pdf: 2186213 bytes, checksum: b3a0a9fc840036f97ef541e3f002b4b5 (MD5) / Odores provenientes de várias fontes proporcionam, sobre as pessoas e o seu bem estar, uma modificação de seu comportamento. Entre estes, destacam-se as fontes de emissões de chaminés de defumadores. Estas não têm, na maioria dos casos sistemas de tratamento de gases, enviando muitos compostos que causam maus odores e também muitos particulados diretamente a atmosfera.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-05-26T17:17:45Z No. of bitstreams: 1 2015_YinethJohanaPabonRuiz.pdf: 3842988 bytes, checksum: 145851080b1b2fca34d8e9f9a98c0f4d (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2015-05-27T11:42:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_YinethJohanaPabonRuiz.pdf: 3842988 bytes, checksum: 145851080b1b2fca34d8e9f9a98c0f4d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-27T11:42:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_YinethJohanaPabonRuiz.pdf: 3842988 bytes, checksum: 145851080b1b2fca34d8e9f9a98c0f4d (MD5) / O armazenamento subterrâneo de gás e petróleo têm dois grandes propósitos: o primeiro deles pretende garantir a produção de petróleo de maneira constante e o segundo satisfazer uma relação ótima entre a produção e a demanda, o que é uma forma importante de regular as flutuações de preços. No Brasil, segundo Costa (2013), o papel da atividade de exploração e produção de gás natural até a década de 90 era muito mais de complementar e auxiliar a produção de petróleo do que de suprir o mercado de gás, mas no momento o setor está passando por mudanças significativas. Ao longo das últimas duas décadas, o consumo e a produção de gás natural cresceram e as reservas provadas aumentaram significativamente. Estudos recentes sugerem que as reservas brasileiras conhecidas irão aumentar ainda mais acentuadamente no futuro. Considerando essas variações de consumo, produção, infraestrutura e as reservas, é pertinente questionar a importância do armazenamento de gás no Brasil, pois atualmente, o gás é produzido e diretamente enviado pela rede de gasodutos para as unidades de tratamento de gás para ser especificado e posteriormente distribuído. A partir da necessidade exposta anteriormente e a espessura e continuidade da camada de sal que compõe as reservas de petróleo do pré-sal, estuda-se o comportamento de fluência da rocha salina composta principalmente por halita como local de construção de cavernas abertas por dissolução no mar aberto, para armazenamento de gás. Este estudo baseou-se na simulação no software de elementos finitos Abaqus da convergência de uma caverna de um diâmetro de 60 m e altura de 150 m construída a 3.500 m de profundidade em mar aberto, para um tempo de operação de 30 anos, sob condições diferentes de temperatura do maciço hospedeiro e pressão interna; através da lei potencial de fluência. Estas simulações permitiram encontrar uma combinação de temperatura e pressão interna mínima ótima para redução no volume ao final de tempo de operação próximo a 20%. Além do anterior os resultados mostram que a influência da temperatura na redução do volume da caverna é do tipo linear e as variações de pressão no interior permite concluir um comportamento parabólico de quarta ordem difícil de ajustar a uma só equação matemática. / Underground oil and gas storage have two purposes: the first one aims to ensure constant oil production and the second one, consist in satisfy an optimum relationship between production and demand, which is an important form to regulate price fluctuations. In Brazil, according to Costa (2013), the role for exploration activity and natural gas production until the 90s was more of a complementary and auxiliary activity for oil production than for supplying the gas market, but nowadays this sector is going through significant changes. Over the past two decades, the consumption and production of natural gas grew, and proved reserves increase significantly. Recent studies suggest that the known Brazilian reserves will increase even more pronounced in the future. Given these changes in consumption, production, infrastructure and reserves it is questionable the importance of gas storage in Brazil, since the gas is produced and sent directly by the pipeline network for gas treatment units to be specified and subsequently distributed. From the need exposed above and the thickness and continuity of the salt layer that composes the oil reserves in the pre-salt, it is studied creep behavior in salt rocks consisting mainly of halite in locations where caverns construction are held by dissolving method, at open sea for gas storage. This study was based on a cavern convergence simulation in the finite element software Abaqus. Cavern dimensions were set up to be of 60 m diameter, and 150 m height at 3.500 m deep at open sea, with an operating time of 30 years, under different conditions of temperature and internal pressure; by potential creep law. Such simulations allowed us to find a good combination of temperature and a minimum optimum internal pressure to decrease volume at the end of the operating time to approximately 20%. In addition to this, results showed that temperature influence in the cavern volume reduction is of linear type and it can be concluded that pressure variations inside the cavern have a fourth order parabolic behavior difficult to adjust to a mathematical equation.

No Brasil, a idéia original era de se utilizar o gás natural como substituto do óleo diesel para o uso na frota de veículos pesados nos centros urbanos. Esta idéia deu lugar a uma maior difusão do uso de gás natural na frota de veículos leves, em função de algumas dificuldades inerentes ao mercado do gás natural como substituto do óleo diesel, tais como a pequena diferença de preços entre o óleo diesel e o gás natural. Com a liberação do uso de gás natural para veículos a gasolina, a partir de 1992, e o crescimento de postos de abastecimento, tem-se notado um grande aumento de veículos convertidos, nas cidades onde o combustível encontra-se disponível, como Porto Alegre. Devido ao aumento de veículos convertidos, decidiu-se elaborar um trabalho que descreve os principais componentes dos “Kits” de conversão encontrados atualmente no mercado para os veículos equipados com carburador e injeção eletrônica, assim como procedimentos para a correta instalação destes componentes. Simultaneamente efetuou-se testes em veículos convertidos para o uso do gás natural, com a obtenção de curvas de potência as quais estabelecem um comparativo entre a utilização de gasolina e gás natural. Também foram feitas análises quanto a emissões de gases tóxicos dos veículos convertidos e a verificação do fator Lambda responsável pela máxima potência ao utilizar-se gás natural como combustível Sendo assim, tem-se como objetivos neste trabalho, a análise do desempenho de veículos adaptados para o uso do gás natural em relação a veículos alimentados com combustíveis líquidos, descrevendo detalhadamente os elementos necessários para a conversão de um veículo, procedimentos básicos para uma conversão eficiente e segura, e vários testes de veículos relacionando o uso do gás natural comparativamente ao uso de combustível líquido. O trabalho é concluído com a indicação dos “Kits” de conversão mais eficientes além da demonstração de algumas técnicas de regulagem baseadas nos resultados obtidos nos testes com os veículos convertidos, as quais visam a redução da perda demasiada de potência, a redução do consumo de combustível gás e a redução das emissões de gases tóxicos.

Este Projeto Piloto tem como objetivo desenvolver um experimento de campo partindo de um ônibus comercial usado e, após conversão via rota tecnológica de Ottolização, opera-lo com combustível GNV – Gás Natural Veicular. Além da conversão do motor, originalmente movido a diesel, instalou-se cilindros de material compósito para armazenamento do GNV. Fez-se a implementação de um sistema de instrumentação embarcada, registrando em tempo real grandezas que caracterizam o desempenho do ônibus convertido, tais como: velocidade, rotação do motor, posição do acelerador e temperaturas do óleo e líquido de arrefecimento. Projetou-se e executou-se um experimento de campo onde o ônibus convertido – GASBUS – juntamente com dois ônibus Diesel com características construtivas semelhantes, operaram em condições reais de tráfego seguindo linhas comerciais entre Alvorada e Porto Alegre. Ao todo foram 12 meses em operação, período esse que foram registrados dados referentes a operação, consumo de combustível, manutenção e emissão de poluentes, gerando um banco de dados para viabilizar uma analise comparativa entre os ônibus. Ao todo, o GASBUS trafegou mais de 50.000 km, transportando 80.000 pessoas por itinerários diversos na região metropolitana da capital gaúcha, sem apresentar “quebras” ou falhas devido à motorização. O consumo de combustível do GASBUS foi de 2,28 km/m³, próximo aos 2,5 km/l dos ônibus Diesel. Considerando incentivos a utilização de GNV no modal de transporte coletivopor parte do Governo Federal, subsidiando o metro cúbico do GNV a 55% do litro do diesel para os frotistas, obtém-se uma redução de 40% do custo de combustível em prol do GASBUS, ou seja, uma economia de R$ 0,28 /km. Através dos registros de manutenção verificou-se custos compatíveis entre as duas motorizações, salientando novamente a robustez apresentada pelo motor convertido. Com a realização de testes de medição de emissões, verificou-se que o GASBUS emite 45% de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera em relação ao ônibus original Diesel, ainda ocorre a cessão da emissão de material particulado e compostos de enxofre, principais causadores das chuvas ácidas. Durante o trajeto em linhas comerciais, destaca-se a boa aceitação por parte dos usuários e operadores, devido a cessão da vibração e ruídos no interior do ônibus, característicos dos motores ciclo Diesel. Com base nos resultados econômicos favoráveis, associados aos ganhos ambientais, melhoria na qualidade para usuários e operadores, considera-se a rota tecnológica de ottolização viável para inserção de GNV no modal de transporte coletivo nos grandes centros urbanos brasileiros em substituição ao diesel. / This Project has as objective to develop an experiment with an used commercial bus, and after conversion under the Ottolização technological route, run with GNV fuel – Natural Gas. With the conversion of the Diesel engine, it was installed lightweight cylinders for the storage of the GNV. It was made an implementation of one on-board instrumentation system, to register in real time the performance of the converted bus. It was projected and executed an experiment where the converted bus – GASBUS –, together with two buses diesel with similar constructive characteristics, ran in real conditions of traffic, using commercial lines between the cities of Alvorada and Porto Alegre. The buses ran for 12 months, in this period it was registered the consumption of fuel and the emission of pollutants, as well as information about maintenance and operation. It generated a databank able to analyze the differences between these two kinds of buses. After the 12 months, the GASBUS ran more than 50.000 km, carrying about 80.000 passengers trough many itineraries in the Porto Alegre metropolitan region, without failures because of the "conversion kit" installed. The GASBUS specific fuel consumption was 2,28 km/m ³ and the diesel’s 2,5 km/l. Considering the price of GNV at 55% of the diesel price for transport companies, established by the Federal Government, its use results in a reduction of 40% of the fuel cost (a savings of R$ 0,28 /km). Through the maintenance registers it was verified compatible costs between the two buses, pointing out the trustworthiness of the converted engine. With the accomplishment of the emissions measurement tests, it was registered a reduction of about 45% of carbon dioxide (CO2) of the GASBUS emissions exhaust gas to the atmosphere. It also occurs the stopping of the emission of particulates material and sulphur composites, responsible for acid rains. In the running through commercial lines, the good acceptance of the users and operators was noted due to the large reduction of the vibration and of the noises in the interior of the GASBUS, an undesired characteristic of the diesel cycle engines. With favorable economic results associated to the ambient profits and improvement of quality for users and operators, the Ottolização technological route can be considered viable for the insertion of GNV in collective transport for diesel substitution.

Esta Tese apresenta uma análise do comportamento térmico de um sistema de aquecimento de água combinando energia solar e gás como fontes energéticas. A ênfase desta análise está na influência que a forma de conexão dos coletores solares e do circuito da fonte auxiliar de energia ao reservatório exercem sobre a eficiência e o custo de operação do sistema. O trabalho engloba uma montagem experimental, caracterização de componentes, validação experimental de um programa de simulação, análises de eficiência utilizando o programa e análises econômicas com dados simulados. Na fase experimental desta Tese, foram montados três sistemas de aquecimento de água. Dois sistemas utilizando reservatórios verticais e um sistema utilizando reservatório horizontal. Os sistemas foram montados com componentes similares: reservatórios metálicos isolados termicamente com capacidade de 600 litros (verticais), reservatório de polietileno isolado termicamente com capacidade de 600 litros (horizontal), 2 coletores solares de placas planas, tubulação de cobre e aquecedores a gás de passagem de 7,5 l /min. Os componentes foram caracterizados mediante a curva de eficiência dos coletores solares, eficiência dos aquecedores a gás de passagem e o coeficiente de perdas térmicas dos reservatórios Sensores foram instalados para monitorar os sistemas em operação. Os sinais dos sensores foram medidos através de uma central de aquisição de dados conectado a um computador. Temperaturas, irradiância solar, consumo de gás e consumo de água foram registrados ao longo do tempo. Os resultados experimentais foram comparados com resultados calculados por meio de um programa desenvolvido no Laboratório de Energia Solar apresentando boa concordância. Utilizando o mesmo programa determinou-se a configuração do sistema de aquecimento de água com energia solar e gás mais eficiente para a cidade de Porto Alegre com um determinado perfil de consumo. Outros tipos de sistemas de aquecimento de água foram simulados para atender o mesmo perfil de demanda. Análises econômicas comparando estes sistemas entre si foram realizadas considerando diversos cenários econômicos.

A energia solar esta sendo cada vez mais utilizada para o aquecimento de água, tanto para o uso industrial, comercial e residencial, apresentando, esta última, um crescimento muito expressivo nos últimos anos, devido às ações de marketing de algumas empresas do setor. Para manter a temperatura da água do reservatório nas condições estabelecidas para o uso é necessário à utilização de uma fonte de energia auxiliar. As duas fontes de energia auxiliar mais empregadas nos sistemas de aquecimento de água por energia solar são a eletricidade e o gás. A escolha do gás como fonte auxiliar de energia, apesar de apresentar um investimento inicial superior ao da energia elétrica, representa um menor custo operacional em longo prazo. Na presente dissertação foram realizadas simulações computacionais para a cidade de Porto Alegre - RS, através do aplicativo TERMOSIM, com a finalidade de analisar o comportamento energético de um sistema de aquecimento de água por energia solar, por circulação natural (termossifão), utilizando como fonte de energia auxiliar o gás. Esta análise foi desenvolvida com a variação de parâmetros construtivos, de parâmetros de utilização e dos parâmetros de qualidade dos materiais e, ainda, com a caracterização dos componentes da instalação. Para a execução do trabalho foram realizadas 3456 simulações. Considerando os resultados obtidos foram elaboradas tabelas e gráficos, por meio dos quais verificou-se a influência do número de coletores, do volume do reservatório, da altura do termostato, da razão de aspecto do reservatório, do consumo de água quente e da qualidade dos coletores sobre a eficiência do sistema. O aplicativo demonstrou coerência nos resultados gerados, motivo pelo qual foi possível identificar, por meio da análise dos mesmos, quais os parâmetros que exercem maior influência no desempenho do sistema de aquecimento de água. Combinando os resultados, foi desenvolvida uma equação para estimar a eficiência média mensal do sistema.

As células a combustível do tipo PEMFC necessitam de alta durabilidade, eficiência e custo baixo de produção para que tenham aplicação prática. Um dos componentes da célula denominado MEA (Membrane Electrode Assembly) é composto por uma membrana trocadora de prótons e por camadas de difusão gasosa (CDG) que devem ser altamente condutores, porosos e hidrofóbicos. CDGs com alta hidrofobicidade são geralmente preparadas com revestimentos à base de Nafion® e PTFE (politetrafluoretileno) sobre a superfície do substrato (polímero reforçado com fibra/papel de carbono). No entanto, alguns estudos têm demonstrado que o desempenho das CDG’s tende a diminuir com o aumento de PTFE na superfície. O presente trabalho apresenta um método de tratamento superficial através de modificação assistida por radiação UV na presença do agente hidrofóbico Trimetóxipropilsilano (TMPSi). Foram realizadas modificações superficiais inserindo grupos hidrofóbicos na superfície da CDG por meio da imersão da mesma em H2O2 10% por 2 minutos, seguida da irradiação (254 nm) na presença de TMPSi por 60 e 120 min. Aplicou-se também um tratamento térmico a 80 °C por 120 minutos após a irradiação. As amostras foram caracterizadas quanto à molhabilidade por monitoramento do ângulo de contato (WCA - water contact angle), que evidenciou um aumento de aproximadamente 30° no WCA para as amostras. Análises de FTIR-ATR evidenciaram a evolução das ligações químicas realizadas na superfície do polímero e medidas de condutividade elétrica mostraram que houve um decréscimo menor com o tratamento superficial por foto-funcionalização hidrofóbica do que com os tratamentos a base de PTFE. Os resultados evidenciaram a eficiência do tratamento proposto para a produção de CDGs hidrofóbicas em alternativa aos tratamentos convencionais com PTFE e a um custo reduzido. / The PEMFC type fuel cell requires high durability, efficiency and low production cost to achieve wide-spread practical application. One of the components of the cell, called MEA (Membrane Electrode Assembly), comprises a proton exchange membrane and gas diffusion electrodes (GDL) that must be highly conductive, porous and hydrophobic. The highly hydrophobic GDL are usually prepared with coatings based on PTFE (polytetrafluoroethylene) on the surface of the substrate (fiber reinforced polymer/carbon paper), even though some studies have shown that the performance of CDG's tends to decrease with increasing PTFE surface. This work focuses on a surface treatment method assisted by UV radiation in the presence of a hydrophobic agent (trimetoxipropylsilane - TMPSi). Surface modifications were carried out by inserting hydrophobic groups on the surface of CDG by its immersion on 10% H2O2 solution for 2 min, followed by irradiation (254 nm) in the presence of TMPSi for 60 and 120 min. A heat treatment, 80 °C for 120 min, was also applied after irradiation. The samples were characterized, among others, by WCA (water contact angle) which showed an increase of nearly 30°, whereas FTIR-ATR showed change in chemical bonds on the polymer surface. Conductivity measurements showed higher values with the hydrophobic photo-functionalization surface treatment than the treatments based on PTFE. The results evidenced the effectiveness of the proposed treatment for the production of hydrophobic CDGs as an alternative to conventional PTFE treatments and at low cost.