Este trabalho tem como objetivo a identificação da melhor rota para a produção de combustíveis e derivados sintéticos através do desenvolvimento e aplicação de uma ferramenta metodológica desenvolvida tendo como base ferramentas da qualidade: diagrama de afinidade, diagrama de relações e matriz causa-efeito. Estes diagramas foram adaptados para a análise e discussão dos fatores positivos e negativos de cada item da tríade considerada: insumo-processo-produto. A partir desta análise foram criadas as matrizes de causa-efeito, também separadas em fatores positivos e negativos para os insumos: gás natural (GN), biomassa e carvão mineral; para os processos: produção de gás de síntese (syngas) a partir do GN, gaseificação do carvão e a gaseificação da biomassa; e para os produtos: óleo lubrificante, óleo diesel, nafta, metanol e amônia. A análise destas matrizes causa-efeito gerou a matriz final, denominada matriz saldo, que permitiu a seleção da rota mais adequada para a produção de combustíveis e derivados sintéticos. Dentre os insumos estudados, o gás natural apresentou evidentes vantagens e, consequentemente, o processo a ser utilizado deve ser a produção do syngas a partir do GN, e dentre os produtos o metanol apresentou maiores benefícios para ser produzido. / This paper aims to present to identify of the best route for the production of fuels and synthetic derivatives through the development and application of a methodological tool based on quality tools: affinity diagram, relations diagram and matrices cause-effect. The diagrams have been adapted for the analysis and discussion of positive and negative factors of each item of the triad considered: feedstock-process-product. From the analysis, matrices of cause and effect were created and also, separated into positive and negative factors for the inputs: natural gas (NG), biomass and coal; for the processes: production of synthesis gas (syngas) from GN, coal gasification and biomass gasification; and for the products: lubricating oil, diesel fuel, naphtha, methanol and ammonia. The analysis of cause-effect matrices generated the final matrix, named balance matrix, which allowed the selection of the most suitable route for the production of fuels and synthetic derivatives. Among the input studied, NG presented remarkable advantages among the others. Therefore, the process to be used should be the production of syngas from NG. Among the products considered, methanol showed the best benefits to be produced.

Após a divulgação recente pela Petrobrás, da descoberta de uma grande quantidade de Gás Natural (GN) na bacia de Santos, as políticas de incentivo ao seu consumo e conseqüente aumento de sua participação na matriz energética nacional ganham força. Aliada a isto, a busca crescente da adoção dos conceitos do Desenvolvimento Sustentável (DS) e do Planejamento Integrado de Recursos (PIR) na utilização dos recursos energéticos em favor da sociedade, necessita da implementação de novos métodos de abordagem dos usos destes recursos de forma integrada. Este trabalho tem como objetivo estudar a contribuição do GN no Setor Elétrico. O estudo será feito através de uma análise de cenários de expansão do mercado do gás no estado de São Paulo a partir da previsão indicativa de usinas termelétricas do Plano Decenal de expansão do Setor Elétrico. Para isto, serão estudados os usos do GN diretamente associados à energia elétrica no país: geração termelétrica, cogeração industrial e aquecimento residencial de água para banho. Após a apresentação dos usos e suas tecnologias, será proposta a metodologia para a execução deste estudo. A metodologia será baseada nos aspectos de Consumo de Gás Natural, Custo de Investimento e Emissão de CO2. Será então desenvolvido um estudo de caso aplicado à região central do estado de São Paulo, nas proximidades do Gasoduto Bolívia Brasil (GASBOL), região com alto grau de industrialização e infra-estrutura, e próxima dos principais pontos da malha de Gás Natural existente no país. Os resultados apontam para a importância da integração entre os planejamentos dos setores de GN e EE, dando mais atenção aos usos distribuídos do GN, que possuem maior rendimento e contribuem ainda mais para o Desenvolvimento Sustentável. / After the recent announcement by Petrobrás about the discovery on a large amount of Natural Gas (NG) in the Santos Field, consumption incentive policies and the expectation about its growth on national energy matrix are taking place again. Besides, the growing search towards the Sustainable Development (SD) and Integrated Resource Planning (IRP) concepts on energetic resources utilization at service of society needs new integrated resources utilization approach methods. This dissertation intends to study the contribution of Natural Gas use on Electric Energy Sector. The study is based on a market expansion scenarios analysis applied to the São Paulo NG market starting from the indicative thermoelectric plants planning presented on the Electric Brazilian Sector Expansion Decade Plan. For this, the straightly related to EE uses of NG: thermoelectric generation, industrial cogeneration and residential water heating are being discussed. After the uses and their technology discussion, the methodology for this study execution will be presented. It is based on NG Consumption, Investment Cost and CO2 Emission. It will be then presented a case study applied to the central region of São Paulo State, on the neighbors of Bolivia-Brazil Gas Duct (GASBOL), a region with good industrialization and infrastructure degree, near to the most important points of Brazilian NG mesh. The results show the importance of the integration between NG and EE sectors planning, with special attention to the distributed uses of NG, more efficient and better contributing to the sustainable development.

Esta dissertação desenvolveu duas análises de natureza diferente, mas complementares, uma vez que são unidas por uma mesma questão. Esta questão diz respeito à utilização do gás natural veicular em substituição ao óleo diesel em ônibus urbanos. O autor argumenta que, devido a suas características técnicas, o gás natural pode contribuir para a promoção de um transporte mais sustentável, mesmo que o gás natural seja um combustível igualmente não renovável, como o óleo diesel. Na primeira análise desenvolvida, utiliza-se uma metodologia bottom-up para demonstrar os ganhos ambientais que podem ser alcançados ao se substituir o óleo diesel por gás natural em ônibus urbanos. Adota-se a cidade de São Paulo como estudo de caso. Esses ganhos ambientais manifestam-se tanto na redução das emissões de poluentes locais, como material particulado, monóxido de carbono e óxidos de enxofre, conduzindo a melhoras importantes na qualidade de vida das pessoas que sofrem os efeitos nocivos dessas emissões (usuários ou não do transporte público urbano), como, também, no declínio das emissões de gases de efeito estufa, especialmente o dióxido de carbono, levando a benefícios ambientais globais. Os resultados amparam o uso do gás natural em ônibus como uma estratégia de maior sustentabilidade no plano ambiental. Já, na segunda análise desenvolvida, a pesquisa levanta as questões seguintes: Quais outros parâmetros influenciam a decisão de se promover a substituição de combustíveis em ônibus urbanos? Quais critérios explicam as escolhas por distintos combustíveis substitutos? As respostas a essas questões são obtidas através de uma Análise Qualitativa Comparativa (AQC). A pesquisa comparou 39 cidades em todo o mundo, que adotaram combustíveis substitutos ao óleo diesel em ônibus urbanos, incluindo o gás natural, biocombustíveis, eletricidade e hidrogênio. Os resultados atestam que as cidades de fato utilizam-se da substituição de combustíveis para tornar o transporte mais sustentável. Observa-se que a opção pelo gás natural é acolhida na maioria dos casos analisados como uma opção com vantagens ambientais e economicamente mais atrativa. A principal razão para sua eventual não adoção identifica-se com a insegurança energética. Algumas cidades receiam depender de um combustível que, assim como o petróleo (do qual o óleo diesel é um derivado), também está afeito a importantes suscetibilidades geopolíticas. A conclusão do trabalho reforça a importância do gás natural como um combustível ambientalmente mais amigável, e que pode contribuir na busca das cidades por sistemas de transporte público mais sustentáveis, especialmente em grandes áreas metropolitanas. Olhando, especificamente, o caso da cidade de São Paulo, com desdobramentos para o Brasil como um todo, a pesquisa enfatiza a necessidade de se superar barreiras regulatórias, e de se comprovar vantagens econômicas e de segurança de suprimento energético, para que o gás natural possa confirmar-se atrativo e mais sustentável aos olhares dos gestores dos sistemas de transporte público urbanos. Esses temas não podem ser deslembrados ao se propor uma política mais racional de combustíveis para o transporte público das grandes cidades brasileiras. / This work has developed two analyzes of different kinds, but complementary, since they are united by the same issue. This issue relates to the use of compressed natural gas to replace diesel fuel in city buses. The author argues that, due to its technical characteristics, natural gas can contribute to the promotion of more sustainable transport, even though the gas is a non-renewable fuel, such as diesel oil. In the first in-depth analysis, a bottom-up methodology is used in order to demonstrate the environmental benefits that can be achieved by replacing the diesel oil with natural gas in urban buses. The city of São Paulo is adopted as a case study. These environmental gains are manifested both in reducing emissions of local pollutants such as particulate matter, carbon monoxide and sulfur oxides, leading to significant improvements in quality of life of people suffering the harmful effects of the emissions (both public urban transport users and non-users), and also in the decline of emissions of greenhouse gases, especially carbon dioxide, leading to global environmental benefits. The results bolster the use of natural gas buses as a more sustainable strategy in environmental terms. In the second developed analysis, the research raises the following questions: What other parameters influence the decision to encourage the substitution of urban buses in fuels? What criteria explain the choices for different substitute fuels? The answers to these questions are obtained from a Qualitative Comparative Analysis (QCA). The study compared 39 cities across the world that have adopted fuel substitutes to diesel fuel in urban buses, including natural gas, biofuels, electricity and hydrogen. The results show that in fact, cities are use fuel shifting as a way to turn its transport system more sustainable. It is observed that the option for natural gas is considered, in most analyzed cases, as an option with environmental advantages and economically more attractive. The main reason for natural gas non-adoption was identified as energy insecurity. Some cities fear depending on a fuel that, like petroleum (of which diesel oil is a derivative), is also sensitive to relevant geopolitical issues. The conclusion of the work reinforces the importance of natural gas as a more environmentally friendly fuel, and can contribute to the promotion more sustainable public transport systems in cities, especially in large metropolitan areas. Looking specifically at the case of the city of São Paulo, as well as considering Brazil as a whole, the research emphasizes the need to overcome regulatory barriers, and to prove economic benefits and energy supply security, so that the natural gas can confirm is attractive and more sustainable to the eyes of managers of urban public transport systems. These issues cannot be forgotten in order to propose a more rational policy of fuel for public transport in large Brazilian cities.

Em função do crescente processo de liberalização dos mercados de gás natural e de energia elétrica nos países do hemisfério norte, bem como pelo aumento das restrições ambientais, as projeções de demanda mundial de gás natural indicam um forte crescimento, principalmente no segmento de geração de energia elétrica. Assim, pode-se afirmar que haverá uma convergência cada vez maior entre os mercados de gás natural e de eletricidade. O transporte do gás natural em sua forma liquefeita, o GNL (Gás Natural Liquefeito), representa um importante pivô para essa convergência, bem como para uma integração global crescente dos mercados de gás natural e eletricidade. Essas evoluções sempre estiveram distantes da realidade brasileira, pois a geração elétrica predominantemente hídrica historicamente reservou um papel limitado para a geração termelétrica. No entanto, desde 2001, como resultado da crise de abastecimento de energia elétrica, o Brasil também fez esforços importantes rumo a uma maior convergência entre os mercados de gás e eletricidade. Desde 2005, a importação de GNL tem sido analisada para o caso brasileiro, visando prioritariamente o atendimento de uma demanda termelétrica para o gás natural. A característica principal deste modelo é a necessidade de se garantir uma oferta de combustível flexível para usinas que deverão suprir uma demanda termelétrica igualmente flexível: oferta flexível para demanda flexível. A luz das evoluções em curso no mercado global, o presente trabalho avalia a viabilidade deste modelo a partir da análise das possibilidades do suprimento de GNL ser efetuado de forma flexível, atuando, assim, como mecanismo de flexibilização da oferta de gás natural e garantindo um melhor aproveitamento da capacidade de geração elétrica atualmente instalada no Brasil. / Due to the growth of liberalization process on natural gas and electricity markets on northern hemisphere countries, as well as due to raising environmental restrictions, world natural gas demand projections indicate a strong growth, mainly driven by the power generation segment. Therefore, we can affirm that will have an even higher convergence between natural gas and electricity markets. Natural gas transportation in its liquefied form, the LNG (Liquefied Natural Gas), represents an important pivot for this convergence, as well as for the raising global integration of electricity and natural gas markets. These evolutions were always distant from Brazilian reality, as dominant hydroelectric generation historically reserved a limited role for thermoelectric generation. However, since 2001, as a result from the electricity supply crisis, Brazil also did important efforts towards a greater convergence between natural gas and electricity markets. Since 2005, LNG importation has been analyzed for the Brazilian case, primarily focusing thermoelectric demand utilization for the natural gas. The main characteristic of this model is the necessity to guarantee a flexible fuel supply for power plants that shall supply an equally flexible thermoelectric demand: flexible supply for flexible demand. In light of the evolutions underway on the global market, this study evaluates the viability of this model based on the possibility of LNG supplies be done on flexible way, acting then as a natural gas supply flexibility mechanism and guaranteeing a better utilization of the thermoelectric generation capacity already installed in Brazil.

Devido à sua natureza, o gás natural (GN) tem na distância aos pontos de consumo um obstáculo para sua utilização, a qual vai além simples queima para geração de energia ou obtenção de calor. Portanto, é importante que sejam discutidos novos métodos para distribuí-lo e transformá-lo em fontes de energia de maior valor agregado ou em matéria-prima para fabricação de produtos a serem utilizados na indústria química. Uma opção é a conversão do GN em combustíveis líquidos de pronto uso como óleo diesel, gasolina e querosene de aviação através da rota Gas-To-Liquids (GTL). O presente trabalho avalia o potencial da tecnologia GTL no contexto do crescimento da oferta de gás natural no Brasil pelos gasodutos Rota 2 e Rota 3, contextualizando o cenário brasileiro desse energético, as perspectivas futuras e o estado da tecnologia GTL com o processo Fisher-Tropsch. Para tanto, é simulado e analisado o desempenho econômico de uma planta de diesel GTL operante por 30 anos em cenários de preços de insumo e produto obtidos por projeções de reconhecimento internacional. / The usage of natural gás (NG) is related to the distance to the final customers, that is a real obstacle to its full utilization which is beyond the usage as fuel for electricity or heat generation. It is important to prospect, analyze and propose new methods for distribution and transformation of this important energy suppy to more value added products or special raw material for the chemical industry. The transformation in ready for use liquid fuels like diesel, gasoline and kerosene through the gas-to-liquid route (GTL) is one of the options. This dissertation evaluates the GTL technology in a context of the NG additional volume available through 2 new pipelines coming from offshore, Rota 2 and Rota 3 in the Brazilian context of NG current usage and its future perspectives taking advantage of this additional availability via the traditional and long term tested GTL Fischer-Tropsch (FT) technology. A GTL FT Diesel plant operating for 30 years was taken as an example considering different scenarios for NG and Oil prices retrieved from the IEA data base that is internationally considered as a consistent source of information.

O crescente consumo de energia produzida a partir do petróleo e do gás natural conduz a melhoria das propriedades mecânicas dos aços microligados empregados na construção dos oleodutos e gasodutos para incrementar o transporte dos recursos a menores custos e elevar a confiabilidade. O aumento do controle das diferentes fases, agregados eutetóides, microconstituintes e precipitados neste tipo de aço, garante a melhoria na resistência mecânica, tenacidade e soldabilidade. Dentro deste contexto foi realizado um trabalho de caracterização microestrutural do aço um microligado para tubos API 5L X80 em amostras de aço como recebido e em diferentes condições de resfriamento. Para o estudo da cinética das transformações de fase, o aço microligado foi submetido a ensaios de dilatometria onde foram identificadas as temperaturas e tempos de início e fim de transformação de fases, para varias velocidades de resfriamento. A partir das diferentes temperaturas e tempos obtidos, em função das taxas de resfriamento, foi possível extrair a curva de Transformação por Resfriamento Continuo (TRC). Os dados da curva TRC foram comparados com as microestruturas de cada corpo de prova por meio de microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia eletrônica de varredura com Field Emission Gun (FEG) e microdureza, caracterizando a evolução morfológica da matriz ferrítica, agregados eutetóides e microconstituinte austenita/martensita (MA). Para a caracterização microestrutural das amostras também foram utilizadas técnicas de análise microestrutural como, nanodureza, análise por difração de raios X em amostras obtidas por extração de precipitados, saturação magnética e microscopia de força atômica (AFM). A técnica de saturação magnética foi desenvolvida por médio de curvas de histerese medidas em um histeresígrafo com peças polares e anel de Rowland para diversas amplitudes de intensidade de campo magnético. Esta técnica permitiu a detecção da saturação magnética do aço sem tratamento térmico e a saturação máxima nos aços com tratamento térmico, o que indicou a total transformação da austenita retida. A relação das duas saturações permitiu determinar a fração de austenita retida no MA. Para as medidas de nanodureza foi utilizado um nanodurômetro acoplado ao microscópio de força atômica (AFM). As nanodurezas obtidas em diferentes grãos foram comparadas com os valores constantes na literatura para identificar as fases, agregados eutetóides e possíveis precipitados da microestrutura. / The continuous increase of energy generated from petroleum and natural gas created the need to improve the mechanical properties of microalloyed steels used in gas and oil pipelines, in order to increase their flow with smaller costs and higher reliability. The control of the different phases, morphology of microconstituents like ferrite plus carbide aggregates and precipitates in this kind of steels is essential to the improvement of mechanical strength, toughness and weldability. In this context, a work of microestrutural characterization of a microalloyed steel for API X80 pipelines was carried out both on an as-received steel sample as in samples submitted to different cooling conditions. The kinetics of austenite transformations was investigated using dilatometric experiments, identifying start and end of the phase transformations as well as the time spent temperatures for the phase transformations at each cooling rate. The temperature and time curves obtained as a function of the cooling rates allowed the determination of a Continuous Cooling Transformation curve (CCT). The data from the CCT curve was compared with the microstructures of each sample through optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), scanning electron microscopy with Field Emission Gun (FEG) and microhardness, characterizing the morphologic evolution of the ferritic matrix, ferrite plus carbide eutectoid aggregates (perlite and bainite) and the microconstituent martensite/austenite (MA). The microestrutural characterization of the samples was performed also using different techniques of microestrutural analysis: precipitate extraction followed by Xrays diffraction analysis, magnetic saturation and atomic force microscopy (AFM) measurements. The magnetic saturation technique was developed through hysteresis curves measured with a hysteresigraph with polar pieces and Rowland ring for several ranges of magnetic field intensity. This technique allowed to detect the magnetic saturation of the steel without thermal treatment and the maximum saturation in the heat treated steels were the retained austenite has transformed. The relationship between those saturations curves allowed a determination of the retained austenite fraction in the MA microconstituent. The nanohardness was measured using a specific device coupled to a atomic force microscope (AFM). The nanohardness of different grains were compared with the hardness values from the literature in order to help identify phases and microconstituents, as well as possible precipitates.

Este trabalho investiga a possível correlação existente entre os baixos valores de CTOD e a ocorrência de zonas frágeis localizadas (ZFL) presentes na região de grãos grosseiros (RGG) da zona termicamente afetada (ZTA) de uma junta soldada de aço API 5L X80. Para isto, foi necessário obter corpos-de-prova SE(B) a partir de uma chapa de aço API 5L X80 a qual foi soldada numa junta ½V, para facilitar o posicionamento do entalhe na RGG da ZTA. As dimensões dos corpos-de-prova SE(B) utilizados foram espessura B=17mm, largura W=34mm, distância entre os apoios dos roletes S=138mm e uma relação entre o tamanho de trinca (a) e a largura, a/W=0,5. O entalhe posicionado na RGG da ZTA tem por objetivo evidenciar o efeito de ZFL e para tal os ensaios foram conduzidos nas temperaturas de -40ºC, - 50ºC e -70ºC. Os resultados de CTOD crítico obtidos neste estudo sugerem indícios de severa degradação da tenacidade na RGG da ZTA, provavelmente associada à formação de ZFL. / This work evaluates the possible correlation between low fracture toughness (critical CTOD) and local brittle zones (LBZ) occurrences in heat affected zone (HAZ) coarse grain regions. The fracture toughness of a welded API 5L X80 steel was characterized using SE(B) specimens for CTOD determination with notches located in the HAZ. The specimen dimensions are thickness B=17mm, width W=34mm, span S=138mm and crack length to width ratio, a/W=0,5. The effects of LBZ are evaluated through tests carried out in temperatures of -40ºC, -50ºC and -70ºC. The critical CTOD values obtained in this work had presented low fracture toughness and these results can be attributed to local brittle zones formed in the welding process.

Submitted by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2019-01-18T18:03:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_TeoriaFuncionalDensidade.pdf: 4802679 bytes, checksum: 1040c34059a2817df1ac970863fc4f24 (MD5) / Approved for entry into archive by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2019-01-18T18:05:31Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_TeoriaFuncionalDensidade.pdf: 4802679 bytes, checksum: 1040c34059a2817df1ac970863fc4f24 (MD5) / Made available in DSpace on 2019-01-18T18:05:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_TeoriaFuncionalDensidade.pdf: 4802679 bytes, checksum: 1040c34059a2817df1ac970863fc4f24 (MD5) Previous issue date: 2018-10-05 / Neste trabalho foi realizada a caracterização termodinâmica do gás natural, do gás de síntese e das misturas desses dois combustíveis, obtendo predições baseadas na Teoria do Funcional de Densidade e na termodinâmica estatística, através do ensemble canônico. O estudo se ateve inicialmente em verificar qual método da Teoria do Funcional de Densidade é mais adequado para a análise termodinâmica do gás natural, onde propriedades, tais como os seguintes potenciais termodinâmicos, foram obtidos: energia interna, entalpia, energia livre de Gibbs e entropia. Após concluir que o funcional B3LYP, juntamente com os conjuntos de bases 6-311++g(d,p) corresponde ao método mais recomendável para a predição termodinâmica desse combustível, foram analisadas as propriedades do gás de síntese, bem como os seus efeitos quando misturado ao gás natural. Os resultados sugerem o gás de síntese como um recomendável aditivo antidetonação para o gás natural, tal que uma mistura contendo até 30% de gás de síntese é capaz de elevar a resistência do gás natural ao aquecimento, reduzindo apenas cerca de 15% do seu poder de combustão. / In this work we performed a thermodynamic characterization of natural gas, synthesis gas and the mixtures of these two fuels, obtaining predictions based on the density functional theory and on statistical thermodynamics, through the canonical ensemble model. The study initially focused on verifies what method of the Density Functional Theory is more suitable for the thermodynamic analysis of natural gas, where properties were obtained, such as the following thermodynamic potentials: internal energy, enthalpy, Gibbs free energy and entropy. We conclude that B3LYP functional, along with the basis sets 6-311++g(d,p) corresponds to the most recommended method for the thermodynamic prediction of this fuel, the thermodynamic properties of the synthesis gas were analyzed, as well as the effects caused by the synthesis gas when mixed with natural gas. The results showed the synthesis gas can be a possible anti-knock additive, which a mixture containing up to 30% of synthesis gas can raise the resistance of natural gas to heating, reducing only about 15% of the energy their released in the combustion. / UFPA - Universidade federal do Pará

No Brasil a geração de energia elétrica é predominantemente baseada no uso de fontes renováveis e obtida por meio de centrais hidroelétricas. Ainda assim é necessária a diversificação das fontes de suprimento de energia para a geração de eletricidade quando o recurso hídrico for escasso. Uma alternativa é utilizar gás natural como combustível para as usinas termoelétricas, como vem sendo introduzido na matriz energética de outros países, permitindo a diversificação das fontes energéticas dos mesmos. A indústria do gás natural, assim como outras atividades industriais, não está isenta de acidentes que podem provocar graves consequências à integridade das pessoas e das propriedades. Por este motivo, é necessário desenvolver estudos para determinar quais são as possíveis causas que poderiam ocasionar estes acidentes, e quais são os possíveis cenários associados a estas falhas especificamente na área do transporte de GNL (Gás Natural Liquefeito). É neste contexto que este trabalho de pesquisa tem por objetivo desenvolver um método, baseado nas técnicas de análise de risco, que permita identificar os principais cenários de falha associados à ocorrência de um vazamento de GNL ou de boil-off durante as operações de carga e/ou descarga de navios. Neste cenário, considera-se a presença das barreiras de proteção destinadas a conter esse evento iniciador de perigo no sistema de carga e descarga do navio transportador de GNL, quando o navio está atracado no porto. Adicionalmente à apresentação do método, e como resultado do trabalho, são identificados quais os componentes que pertencem ao circuito de carga e descarga de GNL, e que tenham uma categoria de risco denominada como Crítica (C), Moderada (M) ou Não Crítica (NC). Finalmente, a implantação do método propõe medidas que ajudam a diminuir o nível de risco associado aos componentes denominados críticos, a fim de garantir uma operação segura e livre de acidentes que ponham em risco a integridade dos operadores, dos equipamentos e do ambiente. / Although the electricity generation in Brazil is predominantly based on renewable sources and obtained by means of hydroelectric power plants, it is still necessary to diversify sources of energy supply to generate electricity when the water resource is scarce. An alternative is the use natural gas as fuel for power plants, once it has been introduced in the energy matrix of other countries, allowing the diversification of their energy sources. The natural gas industry, as well as other industrial activities, is not free from accidents, which can cause serious consequences to the integrity of people and properties. For this reason, it is necessary to develop studies to determine what are the possible causes that could lead to serious accidents and what are the possible scenarios of these faults specifically in the area of LNG (Liquefied Natural Gas) transportation. In this context, this research aims to develop a method based on risk analysis concepts which identifies the main failure scenarios given the occurrence of LNG or boil-off leakage during ship loading and unloading operations, considering the presence of containment barriers designed to hold this hazard initiator event in loading and unloading system of the LNG carrier when the ship is in harbor. In addition to the method presentation this research identifies which are the components of LNG loading and unloading circuit, which have a risk category classified as Critical (C), Moderate (M) and NonCritical (NC). Finally, the method implementation allows the proposal of safety and maintenance measures to help reducing the risk level in order to ensure safe operation, free of accidents that endanger the integrity of the operators, the equipment and the environment.

A presente pesquisa foi desenvolvida para avaliar as potencialidades das células de combustível como tecnologia em si, inclusive os beneficios econômicos que se podem ter por meio do suprimento de energia elétrica se comparada com o aproveitamento da mesma por meio da rede pública. Além de uma parte descritiva do estado de arte da tecnologia, a presente dissertação foi focada em duas partes: a primeira trata de um estudo experimental onde uma célula, a membrana polimérica, foi conectada a um inversor, permitindo assim de fornecer energia elétrica na rede pública. Na segunda parte foi realizada uma avaliação engenhero-econômica com uma Célula de Combustível de Ácido Fosfórico para o aproveitamento da energia elétrica com cogeração de calor para as condições de mercado brasileiro. O primeiro estudo mostrou como seja possível abastecer uma célula (neste caso alimentada por hidrogênio) para fornecer continuamente energia elétrica na rede, onde necessário ou onde seja impossível para o usuário se conectar a rede pública. O segundo estudo, por sua vez, mostrou que atualmente a células de combustível de média temperatura de Ácido Fosfórico (PAFC) não é uma tecnologia ainda madura e que é viável economicamente somente em aplicações de nicho, por exemplo setores indústriais eletro-intensivos e com necessidade de energia termica também. Todavia, projeções futuras baseadas em curvas de aprendizados e a queda do preço do gás natural mostram como a expansão da tecnologia e a possibilidade de acessar um combustível barato podem abrir futuro para a PAFC mundialmente. / This Masters dissertation aims to study technical potentialities of Fuel Cell technology, including the economical benefits that can provide compared with public grid as well. Thus, the dissertation has been focused in two main parts: the first concerns in an experimental approach to supply electrical power to the public grid using a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), while the second one presents a global (from an engineering and economic point-of-view) assessment of a Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC) for the co-generation of heat with electrical energy in Brazil. The first study has been accomplished connecting a PEMFC with a power inverter to the public grid. It has been proved experimentally that Fuel Cell is an alternative device that, as long as fuel is fed, may provide electrical energy continuously and more efficiently than traditional devices. The second study has been focused in the so-called Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC) that, being a Medium Temperature Fuel Cell, beyond to supply electrical energy, may be used for co-generation of thermal energy. Through this study it has been showed that, at the current state-of-art, PAFC is is not already a mature technology and it becomes economically viable only for niche market applications, represented by the industrial sectors with high base load power and continuous thermal energy demand. However, accumulated knowledge expressed by learning curve and natural gas shock price caused by possible LNG supplying and shale gas recovery are the two main factors that may turn investment in PAFC profitable worldwide.