Orientadores: Antonio Carlos Luz Lisbôa, Aparecido dos Reis Coutinho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T22:28:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendez_ManoelOrlandoAlvarez_D.pdf: 8886603 bytes, checksum: 23381b4592620a30fa07c0e7366d50c1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Gás natural (GN) é uma fonte de energia de origem fóssil, encontrado em formações rochosas subterrâneas ou associados em reservatórios de petróleo. O consumo anual de gás natural no Brasil em 2013 foi de 36,8 bilhões de metros cúbicos, equivalente a 1,1% do consumo mundial de 3,35 trilhões de metros cúbicos. Segundo o Ministério de Minas e Energia do Brasil, em 2013 o GN apresentou aproximadamente 12% da oferta interna de energia, com aumento em torno de 16% de 2012 para 2013. Porém o aumento nesta oferta enfrenta problemas devido aos elevados custos de transporte e armazenamento do GN, devido sua baixa densidade energética em condições de temperatura e pressão padrão, quando comparado com combustíveis líquidos derivados do petróleo. Os dois métodos convencionais de armazenamento e transporte de GN é a liquefação (GN Liquefeito ¿ GNL) e compressão (GN Comprimido ¿ GNC). O GN Adsorvido (GNA) é uma alternativa promissora aos métodos convencionais, pois em pressões moderadas, em torno de 4,0 MPa, um tanque com adsorvente possui capacidade de armazenamento superior a de um tanque vazio, devido à adsorção do gás natural nos microporos no adsorvente, que permite utilização de reservatórios mais leves e seguros. No presente trabalho foi realizado a produção de carvões ativados (CA) à partir de resíduos ou subprodutos de baixo valor agregado de setores industriais, com objetivo de avaliar a aplicabilidade destes CA em sistemas GNA, e de avaliar a influência de suas características na transferência de calor do leito adorvente. Coque de petróleo e biomassa foram ativadas física e/ou quimicamente, resultando em materiais adsorvente. Estes materiais foram caracterizados por meio de adsorção de nitrogênio gasoso a 77 K para identificar quais materiais e condições de produção são mais adequadas para o uso em sistemas GNA. Medidas de armazenamento de metano foram realizadas para avaliar a capacidade dos CA em função da pressão e temperatura. Os resultados de armazenamento foram analisados por meio de relações viriais, modelo de adsorção de Toth, potencial de adsorção e modelo de Dubinin-Stoeckli, permitindo obter parâmetros de adsorção, tais como, distribuição de poros e energias de adsorção. Modelo de transferência de calor em leito de armazenamento de gás natural foi desenvolvido considerando simultaneamente a transferência de calor e equilíbrio de adsorção. A resolução deste modelo permitiu avaliar parâmetros relativos aos efeitos da evolução térmica do leito e como esta afeta a operação de armazenamento. Perfis de temperatura no interior do leito de armazenamento em função da posição radial e tempo de armazenamento foram obtidos considerando diferentes cenários de troca térmica pela parede do tanque / Abstract: Natural gas (NG) is a energy source found in underground rock formations or associated with petroleum reservoirs. Brazil's annual natural gas consumption in 2013 was 36.8 billion cubic meters, equivalent to 1.1% of world consumption of 3.35 trillion cubic meters. According to the Ministry of Mines and Energy of Brazil, in 2013 the NG was approximately 12% of the domestic energy supply, an increase of around 16% from 2012 to 2013. However this offer is facing increasing problems due to high cost of transportation and storage, and because of its low energy density in standard conditions of temperature and pressure when compared to petroleum-derived liquid fuels. The two conventional methods of storage and transportation of natural gas is the liquefied natural gas (LNG) and compressed natural gas (CNG). The Adsorbed NG (ANG) is a promising alternative to conventional methods because at moderate pressures around 4.0 MPa, the adsorbent has a higher storage capacity than an empty storage tank, due to the adsorption of natural gas in the micropores of the adsorbent, which allows the use of lighter and safer tanks. In the present work production of activated carbon (AC) was made from waste or by-products of low cost from industries, in order to evaluate the applicability of these AC in ANG systems, and to evaluate the influence of their characteristics on the heat transfer of the asdorbent bed. Petroleum coke and biomass were activated physically and/or chemically. These materials were characterized by nitrogen gas adsorption at 77 K in order to identify wich materials and wich production conditions are better suited for use in ANG systems. Measurements of methane storage were carried out to evaluate the methane adsorption capacity of the AC as a function of pressure and temperature. The methane storage results were analyzed by adsorption virial relations, Toth adsorption model, potential adsorption model and Dubinin-Stoeckli model, allowing to obtain adsorption parameters such as pore distribution and adsorption energies. A heat transfer model in the adsorbent bed was developed considering heat transfer and adsorption equilibrium. The data obtained ny this model allow evaluate parameters related to the termal effects of the adsorbent bed and how this parameters affects the storage operation. Temperature profiles within the bed storage as function of the radial position and time of storage were obtained considering different scenarios by heat exchange through tank wall / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

El objetivo de esta memoria de título es estudiar la prefactibilidad técnica y económica de una planta de producción de hidrógeno a través de electrólisis de agua. Para esto se estudió la integración de energía solar al sistema de electrolizadores, los cuales proveen de la energía eléctrica necesaria para llevar a cabo el proceso. El estudio se llevó a cabo mediante la realización de la ingeniería conceptual del proceso de electrolisis de agua que comprende: selección del sistema más conveniente de electrólisis de agua, desarrollo de los diagramas de flujos, balances de masa y energía, dimensionamiento de unidades de proceso y unidades auxiliares, estimación de obras civiles, hidráulicas, eléctricas y de control, estimación de los costos de inversión y operación. Como proceso alternativo se estudió la utilización de una planta de reformado de gas natural, que es una tecnología madura para la producción de hidrógeno, con lo cual se desarrolló el balance de masa destinado a ajustar los costos del proceso y el tamaño de la inversión la cual fue obtenida de una cotización realizada a la empresa Axsia Howmar durante el año 2002. Con los costos asociados a ambos procesos se llevó a cabo una evaluación económica de ambas alternativas, al contrastar ambas tecnologías, evaluando indicadores económicos como el VAN y TIR, es posible decidir la factibilidad económica del proceso de electrolisis de agua con integración de energía solar. La evaluación fue realizada para una producción de 13.773 Toneladas anuales de hidrógeno, la cual fue establecida para satisfacer los requerimientos de una planta de amoniaco destinada a la producción de 360.000 toneladas anuales de nitrato de amonio. El emplazamiento seleccionado es la ciudad de Calama debido a las excelentes condiciones de radiación solar de este lugar. Los resultados obtenidos arrojaron un área necesaria de paneles solares equivalente a 67 ha. constituyendo esta inversión, una de las variables principales en la rentabilidad del proceso. El análisis económico, evaluado en un horizonte de tiempo de 20 años con una taza de descuento del 9 %, arrojó que el proyecto es factible generando un VAN de US$ 513.357.614 frente a US$ 122.351.056 de la planta de reformado, no obstante esta última, debido a los bajos costos de inversión posee una TIR superior, evaluada en 72,5 % frente al 69,5 % de rentabilidad generada en la planta de electrolisis de agua. Los resultados encontrados hacen recomendable estudiar con mayor profundidad la utilización de energía solar fotovoltaica pala producción electrolítica de hidrógeno.

Realiza una caracterización geoquímica actualizada y detallada del Grupo Ambo en la cuenca Ucayali Sur (área de Camisea), Perú. Determina la cantidad, calidad y grado de madurez de la materia orgánica. Determina la relación entre facies sedimentarias y calidad de roca madre para proporcionar un método de predicción de ocurrencia, calidad y distribución de la roca generadora. Correlaciona los fluidos de los yacimientos con la roca madre. Estima un volumen de hidrocarburos generados por el Grupo Ambo. / Tesis

Ingeniero Civil Mecánico / La motivación de esta memoria es la creciente incorporación de flotas de vehículos que utilizan combustibles gaseosos, como el Gas Natural Comprimido (GNC), al parque automotriz de la ciudad de Santiago, junto con el eventual impacto en emisiones de contaminantes atmosféricos que esta incorporación podría implicar. El objetivo principal del trabajo, es elaborar un diagnóstico ambiental preliminar del impacto ambiental que genera la conversión de vehículos de locomoción colectiva a Gas Natural. Los objetivos específicos, son recopilar los antecedentes relativos a las tecnologías disponibles para realizar conversiones, realizar una campaña de mediciones con dispositivos de muestreo a bordo a una muestra de taxi colectivos, para posteriormente concluir respecto del impacto ambiental que genera la masiva incorporación de esta tecnología al parque automotriz actual. La metodología aplicada contempla la realización de las siguientes tres etapas: recopilación de antecedentes, orientada a la caracterización de los kits de conversión que se encuentran en operación actualmente y del parque automotriz de la Región Metropolitana; campaña de mediciones de emisiones contaminantes en ruta aplicada a una muestra de vehículos que operan con Gas Natural Comprimido, utilizando un sistema de muestreo a bordo y el procesamiento y análisis de los datos obtenidos. Dos de los tres vehículos convertidos analizados, presentaron mayores niveles de emisiones para NOx funcionando con GNC que con Gasolina siendo en promedio un 400% mayores, para CO2 y CO se observan disminuciones por efecto de la adición del kit de conversión siendo un 20 y 22% menores respectivamente. Por lo tanto, el kit de conversión a Gas Vehicular no representa una clara medida para la disminución de emisiones contaminantes en Taxis básicos y Colectivos

Realiza el diseño de una red de gas natural para una planta industrial en la ciudad de Pisco, Ica, que reemplazará al petróleo residual, que era el combustible utilizado, y además nos permitirá definir una metodología para evaluar la factibilidad de conversión a gas natural y dar los lineamientos para una planificación estratégica con la finalidad de hacer posible dicha conversión. Este proyecto se efectúa en virtud de que el uso de este combustible, representa la posibilidad de sustituir el petróleo y sus derivados por una fuente de energía mucho menos contaminante y más económica, sobretodo porque además de que Perú posee importantes reservas probadas de gas natural, existen otros factores que hacen necesaria su elaboración, tales como el incremento del precio del petróleo en los últimos años, de 27.6 $/barril en el 2000 a 76.54 $/barril en el 2010, y el crecimiento alarmante de la demanda mundial, 76.2mb/d en el 2000 a 85.62mb/d en el 2008 que representan un grave problema energético ya que las reservas no alcanzan para satisfacer la demanda del planeta, y el aumento de la contaminación ambiental sobre todo en Lima y provincias, la cual es una de las ciudades con el aire más contaminado en América Latina debido, principalmente, al sector transporte y las fábricas industriales, que utiliza combustibles con un alto índice de químicos y a su parque automotor antiguo (de 16 años en promedio), lo cual es también un problema crítico que afecta de manera directa al ambiente y la salud pública. / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Describe la conversión al uso del gas natural de las calderas y de la instalación del todo el sistema de tuberías de alimentación de gas a las calderas que se llevo a cabo en una empresa de cartones y papeles. Las calderas inicialmente funcionaban a petróleo industrial 6 pero con el tendido de la red de distribución cerca de la planta la empresa decidió hacer la conversión de sus equipos al uso de gas. Se calculó los diámetros de tuberías de la red interna de gas, desde la salida de la estación de regulación y medición principal hasta los quemadores de las dos calderas de 250BHP y 150BHP, incluida la descripción y los cálculos necesarios para diseñar el quemador de la caldera de 150BHP. / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Describe la metodología a seguir para el diseño, el cálculo, selección y montaje de las redes internas de tuberías a Gas Natural para la planta pesquera ubicada en Pisco. Explica el planteamiento del problema lo cual permita encontrar otra alternativa de solución de las que ya existen con la finalidad de mejorarlo y contribuir con la ejecución del Informe. Desarrolla los fundamentos teóricos necesarios para el diseño, las formulas y selección del presente estudio, indicando los parámetros del cálculo para las redes de gas natural, además de la descripción y selección de equipos para la ERMP (Estación de Regulación y Medición Primaria) y las ERS’s. (Estación de Regulación Secundaria). La investigación es en base al marco conceptual de las redes internas de tuberías a Gas Natural para la planta, para el cual se determinara el consumo a Gas Natural, determinación de los parámetros de diseño, cálculo del diámetro de las tuberías, velocidad, caídas de presión y selección de los equipos que componen la Red de Gas Natural para llevar a cabo este proyecto. Se describe los montajes de la Estación de Regulación y Medición Primaria dentro del recinto, montaje de las Estaciones Secundarias y especificaciones para el montaje de las redes internas de tuberías, ensayos y pruebas necesarias basándose en las recomendaciones de las Normas Peruana y los reglamentos del suministrador de Gas. Se expone el presupuesto de la inversión, análisis económica del proyecto y tiempo de retorno de la inversión de acuerdo al costo y consumo del Gas Natural en diferencia con el costo y consumo Residual 500, para el tiempo de uso del combustible puesto que existe un tiempo de veda en la cual se deja de utilizar dicho combustible. / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Describe el estudio de factibilidad de implementar un sistema de expendio de GNV en una estación de servicios (en términos comerciales, venta al por menor), se explica los antecedentes, objetivos, alcances y limitaciones del mismo. Se tocará la evaluación de la demanda de GNV en el Perú, donde se conocerán las reservas naturales, los cambios de matriz energética en los diferentes sectores, así como la evolución y demanda del combustible. Se analizará las alternativas de suministro del combustible. Así también se tocará la revisión del marco legal para este proyecto, es decir, los trámites a seguir para la obtención de las respectivas autorizaciones y permisos, la selección del sistema de suministro de combustible, que comprende la localización del gasocentro para desarrollar el presente estudio y sus criterios de selección el análisis ambiental del proyecto, estudio de riesgos del establecimiento y plan de contingencias, la ingeniería del sistema propuesto para el presente proyecto, factibilidad del suministro, aspectos técnicos del compresor y tanques de almacenamiento, de la red de alta presión y dispensadores, así como los aspectos técnicos legales de las instalaciones evaluadas en conjunto, los estudios de inversión y costos de operación del proyecto, costos de operación en compresión de GNV. Se hará análisis económico y financiero respectivamente, con las consideraciones e indicadores para el análisis de rentabilidad del negocio, análisis de sensibilidad del proyecto, comprende el precio del combustible, volumen de venta, margen e inflación, el análisis de riesgo del proyecto, grupos de interés, matriz de poder-interés y reporte de riesgos. Finalmente se tocarán las conclusiones y recomendaciones del presente estudio de factibilidad. / Trabajo de suficiencia profesional

Realiza el diseño e instalación de la tubería de gas, para lo cual se lleva a cabo las siguientes actividades: diseño, cálculo, selección, elaboración de procedimientos en las obras civiles y mecánicas, elaboración de las pruebas a la tubería y sus accesorios. La Monografía Técnica se constituye en el diseño e instalación de tubería de gas para suministrar a las industrias de la provincia de Chincha Baja, Alto Laran. El Gas proveniente de Camisea es regulado en el Centro Operacional de Chincha del Cosh y esta a su vez derivara el gas regulado a las industrias y residencias de la provincia de Chincha Baja, Alto Laran. / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Describe los beneficios operativos, energéticos y ambientales que se pueden conseguir con el uso del gas natural en calderas de vapor, así como los pasos que se tienen que seguir para realizar una conversión de las calderas de vapor que queman combustibles líquidos a gas y un estimado del costo que ello representa. El presente proyecto también servirá como referencia para motivar a las empresas industriales al consumo masivo de gas natural, el cual permitirá reestructurar una nueva matriz energética en el Perú, eso dará independencia energética o disminución de la dependencia del petróleo, cuyos precios son cada vez más altos y cuya producción mundial está en etapa de declinación. / Trabajo de suficiencia profesional