Orientador: Carlos Alberto Bandeira Guimarães / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-06T01:41:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lobkov_DmitriDmitrievich_M.pdf: 951415 bytes, checksum: 540ad2a18af759bf3bb0d0715b212f7f (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho se apresentam argumentos econômicos e de meio ambiente para o uso de GNC em ônibus de transporte público, na forma de gás-diesel. Assim, os objetivos deste trabalho são: Analisar e comparar a experiência real do uso de gás-diesel em outros países e também no Brasil, para oferecer alternativa de combustível Gás Natural Comprimido (GNC) para as empresas de transporte urbano. Fundamentar as vantagens econômicas de reduzir o consumo de combustível diesel em ônibus a gás-diesel, usando como combustível uma mistura de diesel e GNC. Fazer os cálculos de demanda crescente de GNC com a substituição de combustível diesel por GNC nos ônibus urbanos / Abstract: This work presents strong economical and enviromental arguments in favour of the use of CNG (Compress Natural Gas) in the passengers's public transport (buses). The main object of this work is to analyse and compare the real experience in the use of gas/diesel fuel in Brazil and in other countries in an attempt to give an alternative gas fuel system in the public transport. Also it establishes and explains the economical advantage in reducing the consume of diesel fuel in the gas/diesel buses, by the use of a diesel/CNG mixture. Finally, the calculations made show the increasing demand of CNG with the substitution of diesel fuel by CNG in the buses of the public transport / Mestrado / Geotecnia / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Sergio Valdir Bajay / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T02:09:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sousa_FranciscoJoseRochade_M.pdf: 2082998 bytes, checksum: 6b17535d59d9d8fe0bb7be02166c05d0 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo desta dissertação é ampliar a compreensão da geração termelétrica, em particular das termelétricas a gás natural, e da relação entre os setores elétrico e de gás natural no Brasil. Especial atenção é conferida aos leilões públicos de energia, particularmente aqueles na modalidade disponibilidade de energia, opção que tem permitido a contratação de empreendimentos termelétricos a combustíveis fósseis. O trabalho faz avaliação da atratividade do investimento em térmica a Gás Natural Liquefeito - GNL já contratada em leilões públicos. Traz, também, estimativa da competitividade de termelétricas, com ênfase para as termelétricas a GNL. Verificou-se que a capacidade instalada das termelétricas a gás natural deverá ser significativamente ampliada até 2017, o que reforçará o vínculo entre os setores elétrico e de gás natural. Foi constatado que o custo de geração em uma termelétrica a gás natural é fortemente influenciado pelo período de tempo durante o qual ela permanece em operação e pelo preço do gás natural. Adicionalmente, constatou-se que o investimento na construção das termelétricas a GNL contratadas na modalidade disponibilidade de energia mostra-se bastante atrativo / Abstract: The objective of this thesis is to improve the understanding of thermal power, in particular natural-gas-fired power plants, and the relationship between the power sector and the natural gas sector in Brazil. Close attention is paid to the public auctions to hire energy, especially the ones aimed at hiring capacity, option which has allowed the hiring of fossil-fuel power plants. The thesis gives an idea of the attractiveness of the investment in a Liquefied Natural Gas - LNG powered plant hired in a public auction. It also presents an assessment of the competitiveness of thermal plants, with emphasis to the LNG-fired power plants. It was learnt that the natural-gasfired power plant capacity will increase significantly until 2017, which will reinforce the bond between the power sector and the natural gas sector. Another important finding is that the generation cost of a natural-gas-fired power plant is strongly influenced by the length of time it operates and by the natural gas price. Furthermore, the study shows that the investment in the construction of a LNG powered plant hired in a public auction is very attractive / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

[pt] Neste trabalho apresenta-se um estudo experimental de escoamentos turbulentos quimicamente inertes e reativos em um queimador tipo obstáculo. O objetivo principal é a caracterização do escoamento através da obtenção do campo de velocidade instantâneo utilizando técnicas óticas não intrusivas. As técnicas empregadas foram a Velocimetria Laser Doppler (LDV) e a Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV), as quais possibilitaram a medição das componentes transversal e longitudinal da velocidade do escoamento em estudo. Os resultados experimentais obtidos foram comparados com aqueles oriundos da simulação numérica usando um programa computacional existente. São analisados os acordos e as discrepâncias obtidas, colocando-se em evidência a capacidade e as limitações de cada uma das técnicas utilizadas. / [en] This work presents an experimental study of chemically inert and reactive turbulent flows in a Bluff-Body burner. The main objective is the characterization of the flow through of the measurement of instantaneous velocity fields by using non intrusive optical techniques. The techniques employed were Laser Doppler Velocimetry (LDV) and Particle Image Velocimetry (PIV), which makes possible the measurement of the transversal and longitudinal components of the flow velocity. The experimental results were compared with those obtained from a numerical simulation using a comercial computational program. The agreements and discrepancies obtained between the two experimental techniques and from experiments and computation were demonstrated and analized.

[pt] O trabalho tem como objetivo a conversão de um grupo gerador, originalmente Diesel, para operar no modo Diesel-Gás, onde estes dois combustíveis são administrados simultaneamente no motor. Para tal foi utilizado um grupo gerador de 120KW, com um motor Perkins 1006 TAG (turbo alimentado com intercooler). Medidas experimentais foram realizadas tanto no modo Diesel quanto no bicombustível Diesel-gás. Foram avaliados: desempenho e, principalmente, emissões de poluentes atmosféricos. A redução das emissões foi realizada mediante a restrição parcial do ar de combustão, regulada por uma válvula tipo borboleta, que funciona eletronicamente, posicionada na entrada do coletor de admissão. A relação Diesel-Gás foi também avaliada, onde o segundo combustível era administrado através de um sistema eletrônico de injeção de gás natural. Os resultados indicam que em cargas baixas as reduções de monóxido de carbono e hidrocarbonatos são significativas (50% de redução de HC e 20% de CO) com máximas taxas de substituição. O mesmo se observa em cargas intermediárias. Em cargas médias e baixas observa-se um leve aumento nas emissões de óxido nitroso. Pode-se observar uma melhora no rendimento global do grupo gerador com o aumento da carga e da taxa de substituição. De forma geral, conseguiu-se reduzir os níveis de emissões em altas cargas, principalmente de hidrocarbonetos e monóxido de carbono. / [en] The objective of this study is converting a generator, originally Diesel, to operate in a Diesel-Gas; two fuels are administered simultaneously to the motor. One diesel generator of 120KW model Perkins 1006 TAG (powered with turbo intercooler), running on the Diesel / natural gas dual fuel mode, was tested. Experimental measurements were performed in both the Diesel and dual fuel diesel-gas. Are evaluated performances and; especially air pollutant emissions. The emission reduction was carried out by partial restriction of the combustion air with the help of an electronic throttle valve, positioned before the intake manifold. The ratio Diesel-Gas was evaluated, where the second fuel (natural gas) was administered with one electronic injection of natural gas. The results indicate that at low loads the reductions in carbon monoxide and hydrocarbons are significant (50% reduction in HC and 20% CO) with maximum replacement rates. Something like is observed at intermediate loads. In medium and low loads there is a slight increase in emissions of nitrous oxides. One can observe a slight increase in overall yield of the generator with the increased workload and the replacement rate; in general it was possible to reduce emissions at high loads, especially in hydrocarbons and carbon monoxide.

[pt] Devido ao seu tamanho e complexidade, a atuação da Petrobras gera impactos diretos na economia do país e na indústria fornecedora de equipamentos e serviços. Na perspectiva de acelerar o desenvolvimento dos mercados nos quais atua, os projetos de investimento e as contratações da empresa devem suportar os desafios expressos em seu Plano Estratégico e maximizar o conteúdo local, em base competitiva e sustentável, contribuindo para o aperfeiçoamento da política de conteúdo local brasileira. Esta dissertação tem como objetivo principal avaliar a aplicabilidade da análise de insumo-produto nas práticas de gestão de conteúdo local da Petrobras, como instrumento para avaliação da relação entre a política de conteúdo local brasileira e os impactos socioeconômicos na implementação de projetos de investimentos no setor de petróleo, gás e naval. A pesquisa pode ser considerada aplicada, metodológica e descritiva. Quanto aos meios de investigação, a metodologia compreende: (i) pesquisa bibliográfica e documental; (ii) pesquisa de campo, envolvendo gestores e especialistas da empresa; e (iii) desenvolvimento do estudo de caso, com análise dos resultados gerados. Destacam-se como resultados: (i) a revisão crítica da literatura existente sobre conteúdo local e análise de insumo-produto; e (ii) análise dos resultados do estudo de caso e demonstração da aplicabilidade e efetividade da abordagem metodológica proposta. / [en] Due to its size and complexity, Petrobras operations and activities have direct impact on the Brazilian economy and on the local supplier industry (equipment and services). From the perspective of accelerating the development of markets in which it operates, Petrobras investment projects and hiring processes should bear the challenges defined in its Strategic Plan and maximize the local content on competitive and sustainable basis, contributing to the improvement of Brazilian local content policy. This dissertation aims at evaluating the applicability of input-output analysis to Petrobras local content management practices, as a tool to assess the relationship between the Brazilian local content policy and social and economic impacts of implementation of investment projects in oil, natural gas and shipbuilding sector in Brazil. The research can be considered applied, methodological and descriptive. The methodology comprises: (i) bibliographical and documental review; (ii) field research, by consulting managers and experts involved in local content and corporate strategy areas; and (iii) a case study, including analysis of results and propositions for stakeholders. The main results are: (i) critical review of the literature on local content and input-output analysis; and (ii) Petrobras case study, illustrating the applicability and effectiveness of the methodological approach proposed.

[pt] Atualmente, as termoelétricas abastecidas por Gás Natural (GN) são responsáveis por 11 porcento da geração de energia elétrica no Brasil, consumindo 40 porcento da demanda de gás do país. Esse consumo de GN é sazonal e inconstante, pois é utilizado como substituto para a energia hidrelétrica, que depende do nível pluviométrico dos locais onde estão suas usinas. Devido a essa peculiaridade da matriz energética brasileira e a dependência do país por gás importado gerou-se uma necessidade de estabelecer estoques flutuantes de Gás Natural, armazenados em estado liquefeito (GNL) em navios metaneiros. O principal objetivo desse estoque é que, na eventualidade da necessidade de despacho da geração das termoelétricas, o país tenha uma quantidade de gás suficiente para permitir uma produção de energia termoelétrica por 30 dias. Entretanto, esse modelo de estoque contingencial de GNL é ineficiente e tem custo muito elevado. Essa dissertação demonstra a viabilidade técnica e econômica da substituição dos estoques flutuantes de GNL em navios metaneiros pela utilização de espaços subterrâneos em cavernas abertas por dissolução de rocha salina em domos onshore, apresentando um dimensionamento anual do tamanho do estoque, ou quantidades de cavernas, para atender a crescente necessidade de estoque de GN ao longo do tempo. Como objetivo secundário, o trabalho apresenta uma análise da utilização desses estoques subterrâneos em ambiente offshore, como um pulmão contingencial para manutenção da produção de petróleo do pré-sal na eventualidade de uma ocorrência interromper o fluxo regular de escoamento do gás produzido nas plataformas. / [en] Currently, the power plants fueled by natural gas (NG) are responsible for 11 percent of the electric power generation in Brazil, consuming 40 percent of gas demand in the country. The gas consumption of power plants is seasonal and volatile, since it is directly related to the level of rainfall in locations where there are hydroelectric plants. Due to this peculiarity of the Brazilian energy matrix and the country s dependence on imported gas, there is a need to establish floating stocks of Liquefied Natural Gas (LNG) in LNG carriers. The main objective of this stock is that, if it is necessary to dispatch the generation of the power plants fueled by Natural Gas, the country has a sufficient stock of NG to allow the production of the thermoelectric generation during 30 days of operation. However, this model of contingency stock of Natural Gas is inefficient and has a very high cost. This dissertation demonstrates the technical and economic feasibility of replacing the floating LNG carriers stocks by the use of open underground caves by dissolving rock salt domes onshore, presenting a prediction of the annual stock size and the necessary quantity of caves to meet the growing need for NG stock over time. As a secondary objective, the dissertation presents an analysis of the use of these stocks in underground offshore environment, as a contingency lung for the maintenance of the pre-salt oil reservoirs production in the event of an occurrence that causes the interruption of the regular flow of the runoff from the gas produced in the platforms.

This thesis deals with the characteristics of natural gas and the problems of transport. Furthermore, this work deals with the most commonly used thermodynamic cycles, both steam and gas and their applications in the energy industry. The main part of this thesis focuses on the calculation of the thermodynamic properties of the gas, determine the minimum temperature gas after expansion in the turbine to prevent the formation of hydrates, design calculation of main dimensions and thermodynamic parameters of the expansion turbine on natural gas. As a final design will be drawn slice computed expansion turbine.

El objetivo del presente plan de negocios es la creación de la empresa ECOGAS, la cual se dedica al reciclaje de residuos orgánicos, ya sean generados en los hogares, restaurantes, mercados minoristas y mercados mayoristas, la cual serán recicladas y convertidas en gas natural al 100%, siendo una gran alternativa de consumo energético para los miles de hogares que buscan generar ahorro y generar menos acumulación de basura. La generación de energía es un factor importante para su salud y la protección del medio ambiente, sin embargo, sin una buena implementación del modelo de negocio será imposible satisfacer dicha necesidad, la cual consideramos que es una gran oportunidad de negocio, ya que existe un mercado desatendido que no está cubierto por el gobierno central. Empezaremos brindando nuestro servicio a personas de 25 a 50 años de edad del NSE B y C, que practican el reciclaje empleando la tecnología de manera recurrente ya sea mediante celulares, computadoras y que tienen la necesidad de contar con un servicio de gas más económico y seguro. La publicidad que realizaremos a la empresa será básicamente en internet, con mayor enfoque en las redes sociales Finalmente, en nuestro análisis financiero realizado como estudio de la empresa tenemos un costo de oportunidad del capital (COK) de 10.91% y un costo promedio ponderado de capital (WACC) de 9.32%. Por lo tanto, podemos concluir que, de acuerdo con los análisis realizados en el presente trabajo, el desarrollo de la empresa ECOGAS es viable económicamente. / The objective of this proyect is the creation of the company ECOGAS, which is dedicated to the recycling of organic waste, whether generated in homes, restaurants, retail markets and wholesale markets, which will be recycled and converted into natural gas by 100%, being a great alternative for energy consumption for the thousands of homes that seek to generate savings and generate less accumulation of garbage. Power generation is an important factor for your health and the protection of the environment, however, without a good implementation of the business model it will be impossible to satisfy this need, which we consider to be a great business opportunity. Neglected market that is not covered by the central government. We will begin by providing our service to 25 to 50 year-old housewives, from NSE B and C, who practice recycling and who use technology on a recurring basis either through cell phones, computers and who have the need to have a cheaper and safer gas service. The advertising that we will carry out to the company will be basically on the internet, with a greater focus on social networks Finally, in our financial analysis carried out as a study of the company, we have an opportunity cost of capital (COK) of 10.91% and a weighted average cost of capital (WACC) of 9.32%. Therefore, we can conclude that, according to the analyzes carried out in this work, the development of the ECOGAS company is economically viable. / Trabajo de investigación

[pt] A crescente demanda energética verificada ao redor do mundo e a conscientização pública acerca dos efeitos deletérios do excesso de gases estufa na atmosfera vem colaborando para a articulação de compromissos de grande alcance em nome da adaptação das matrizes energéticas a formas ambiental e economicamente sustentáveis. A adesão à energias renováveis (como solar e eólica) e a descentralização da matriz energética por meio de tecnologias de geração distribuída (visando a melhoria da eficiência do uso da energia) são alguns dos movimentos mais relevantes realizados para fazer frente a essas demandas. Neste ínterim, o presente trabalho é dedicado à simulação numérica mediante o conceito 4E (Energy, Exergy, Environmental and Economic) de um sistema híbrido CHP (Combined Heat and Power) on-grid para atendimento de pequenas demandas residenciais ou industriais, tendo gás natural e energia solar como vetores energéticos preferenciais. O sistema inclui um reformador de gás natural para produção de gás de síntese rico em hidrogênio, uma célula a combustível com membrana de troca de prótons (PEM), painéis fotovoltaicos, baterias conectadas à rede elétrica por um inversor bidirecional, trocadores de calor e componentes auxiliares como compressores e boilers. Os componentes do sistema foram modelados separadamente com base em equações de conservação e seus modelos devidamente validados. Uma análise energética e exergética do reformador de gás natural foi conduzida mediante a metodologia de planejamento de experimentos a fim de avaliar a necessidade de considerar uma formulação complexa do combustível em vez de um substituto (metano puro). Posteriormente, estes modelos foram inseridos como módulos de uma rotina mais ampla destinada a simular o desempenho econômico do sistema integrado num intervalo de tempo de até 20 anos. Tal rotina, implementada no MATLAB, permite a flexibilização de critérios operacionais importantes como número de consumidores, configuração do sistema híbrido (armazenamento e participação de painéis fotovoltaicos), diferentes tipos de tarifa (convencional ou branca) e o possível uso de rejeito térmico para cogeração, enriquecendo o escopo de resultados obtidos. Paybacks entre 7 e 20 anos de operação do sistema foram alcançados para diferentes combinações dos parâmetros examinados considerando-se a adesão no ano de 2020, onde consumidores residenciais obtiveram resultados predominantemente melhores do que os industriais em virtude da demanda menos exigente dos primeiros. Foram também previstas reduções de até 50% no custo cumulativo total para consumidores residenciais referente a adesão ao sistema proposto por 20 anos, levando-se em conta a queda prevista nos custos de aquisição dos componentes para as próximas décadas. A avaliação do sistema em termos ambientais foi feita através da quantidade equivalente de CO2 por unidade de energia. Concluiu-se que a configuração completa, mesmo auxiliada por cogeração, supera a média de emissões da matriz energética brasileira (devido à alta participação das fontes renováveis nessa matriz), permanecendo, ainda assim, como uma opção melhor do que a combustão pura do gás natural, especialmente no que diz respeito ao atendimento de demanda térmica. / [en] The growing energy demand verified around the world and public awareness about the harmful effects of greenhouse gases excess in the atmosphere have been contributing to the articulation of far-reaching commitments in the name of adapt energy matrices to environmentally and economically sustainable ways. The adherence to renewable energy (such as solar and eolic) and descentralization of energy matrix through distributed generation technologies (aiming at the improvment of efficiency of energy use) are some of the more relevant movements done in order to deal with these demands. In the meantime, the present work is dedicated to numerical simulation using the 4E (Energy, Exergy, Environmental and Economic) concept of an on-grid hybrid CHP system to meet small residential or industrial demands, using natural gas and solar energy as preferred energy vectors. The system includes a natural gas reformer for the production of hydrogen-rich synthesis gas, a proton exchange membrane fuel cell (PEM), photovoltaic panels, batteries connected to the grid by a bidirectional inverter, heat exchanger and auxiliary componentes, such as compressors and boilers. The system components were modeled separately based on conservation equations and their models duly validated. An energy and exergy analysis of the natural gas reformer was conducted using design of experiment methodology in order to assess the necessity to consider a complex formulation of the fuel instead of a surrogate (pure methane). Subsequently, these models were inserted as modules of a broader routine designed to simulate the economic performance of the integrated system in a time interval of up to 20 years. This routine implemented in MATLAB allows for the flexibility of important operational criteria such as the number of consumers, configuration of the hybrid system (storage and participation of solar energy), different types of tariff (conventional or white) and the posible use of reject heat for cogeneration, enriching the scope of the results obtained. Paybacks between 7 and 20 years of system operation were achieved for different combinations of the examined parameters considering adherence in the year 2020, where residential consumers have predominantly obtained better results than industrial ones due to the less intense demand of the first ones. Reductions of up to 50% in the total cumulative cost related to adherence to the proposed system for 20 years for residential users were also foreseen, taking into account the expected drop in component acquisition costs over the next few decades. The evaluation of the system in environmental terms was assessed through equivalent amount of CO2 by energy unit. It was concluded that the complete configuration, even supported by cogeneration, exceeds the average of the brazilian energy matrix emissions (due to the high share of renewable sources in this matrix), nevertheless remaining as a better option than pure combustion of natural gas, specially for meeting thermal demand.

[pt] A busca global por sustentabilidade tem se caracterizado por uma tendência em viabilizar a recuperação energética de resíduos. Neste contexto, no setor sucroalcooleiro, um dos principais desafios é aproveitar, adequadamente, os resíduos gerados no processamento da cana-de-açúcar. Nesta tese, estuda-se a produção de eletricidade, a partir do bagaço e biogás da vinhaça, em usinas termelétricas que operam com ciclos combinados híbridos. Um modelo matemático e numérico, desenvolvido na plataforma Excel, é proposto para simular cinco modos de operação de ciclos combinados híbridos e calcular, simultaneamente, indicadores termodinâmicos (energéticos e exergéticos), econômicos e ambientais. Adicionalmente, a aplicabilidade dos sistemas híbridos é demonstrada para usinas alimentadas por resíduos sólidos urbanos e gás natural. O estudo considera dados da literatura e informações adquiridas durante visitas técnicas a diversas usinas no Brasil e no exterior. Uma análise paramétrica mostra a influência de temperaturas e pressões de operação dos componentes da planta em questões econômicas, ambientais e operacionais de cada setor. Os resultados indicam um aumento relativo médio de 10,3 por cento na eficiência elétrica das plantas convencionais sucroalcooleiras, considerando o caráter intermitente e as demandas energéticas do setor. Em relação à média das plantas brasileiras, as emissões de CO2eq evitadas pode ser até 23,7 por cento superior. Para usinas de resíduos sólidos urbanos, integradas a um consumo de gás natural significativamente reduzido, o aumento relativo de eficiência é superior a 26 por cento, resultando em um potencial de abatimento das emissões em torno de 272,0 ktonCO2eq/ano. Taxas de retorno superiores a 27,0 por cento são obtidas para projetos de usinas híbridas de ambos os setores. A pesquisa é inovadora ao apresentar uma aprimorada rota tecnológica para o tratamento de resíduos, permitindo reduzir a sua disposição inadequada. Além disso, os estudos podem contribuir, concomitantemente, para o aproveitamento eficiente do gás natural e da biomassa residual no Brasil, diversificando a matriz energética do país. / [en] The search for sustainability has been characterized by a global tendency to enable new technologies for energy recovery from waste. In this context, in the sugar and alcohol sector, one of the main challenges is to, adequately, manage the waste generated in the sugarcane processes. In this thesis, the electricity production from bagasse and vinasse biogas, in power plants that operate with hybrid combined cycles, is investigated. A mathematical and numerical model is proposed, developed on the Excel platform, to simulate five operating modes of hybrid combined cycles and simultaneously, to calculate thermodynamic (energy and exergy), economic and environmental indicators. In addition, the applicability of hybrid systems, for power plants fed by municipal solid waste and natural gas, is demonstrated. The study considers data from the literature and information obtained through technical visits to several plants in Brazil and abroad. A parametric analysis shows the influence of temperatures and operating pressure of plant components on economic, environmental, and operational issues in each sector. Results indicate an average relative increase of 10.3 percent in the electrical efficiency of sugarcane plants, considering the intermittent nature and energy demands of the sector. In relation to Brazilian mills, the avoided CO2eq emissions in hybrid plants are around 23.7 percent higher. For municipal solid waste plants, integrated with a significantly reduced natural gas consumption, the relative increase in efficiency is greater than 27 percent, resulting in a potential reduction in emissions of around 272.0 ktonCO2eq/year. An internal rate of return above 25 percent is achieved for hybrid power plant projects, for both sectors. The research is innovative in presenting an improved technological route for waste treatment, allowing to reduce its inappropriate disposal. Furthermore, the study can simultaneously contribute to the efficient use of natural gas and residual biomass in Brazil, diversifying the country s energy matrix.