Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-28T15:11:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese - Kamylla Alexandre - Engenharia Química.pdf: 4003208 bytes, checksum: 7181a381a784e64a2607a30d6852175a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-28T15:11:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese - Kamylla Alexandre - Engenharia Química.pdf: 4003208 bytes, checksum: 7181a381a784e64a2607a30d6852175a (MD5) Previous issue date: 2016-02-24 / A redução da disponibilidade de combustíveis e o aumento das restrições ambientais à emissão de poluentes, inerente à geração de energia, têm justificado o investimento em projetos industriais que minimizem seu consumo energético. A Petrobras é um dos maiores consumidores de energia do país e, dados os custos decorrentes das tarifas de energia, a geração própria sempre foi uma preocupação da Companhia. Nesse contexto os fluidos refrigerantes secundários, que possuem propriedades de transmitir calor a longas distâncias, são de especial interesse para unidades nessa área de desenvolvimento tecnológico. Os sistemas de refrigeração são empregados em diversos setores industriais, como nas petroquímicas, e em termelétricas utilizadas como unidades de cogeração em refinarias. Esses sistemas são constituídos, comumente, por compressores, trocadores de calor, torres de resfriamento, tubulações, bombas, ventiladores e instrumentação para controle. Uma “Unidade de Refrigeração” utiliza refrigerantes primários para armazenamento e transporte de calor ou frio a curtas distâncias em sistemas à compressão de vapor ou por absorção. Para o transporte de energia calorífica a longas distâncias são geralmente utilizados os refrigerantes secundários compostos de água e glicóis (anti-congelantes) ou salmouras e aditivos. Contudo, essas substâncias anticongelantes reduzem a capacidade calorífica e a condutividade térmica da água. Por outro lado, nanopartículas metálicas têm a propriedade de aumentar a condutividade térmica do meio onde são adicionadas. O presente trabalho investigou, através de experimentos em um arranjo experimental de bancada de testes de um grupo gerador diesel, a influência da adição de nanopartículas em uma solução de etilenoglicol utilizada como refrigerante secundário. Para isso utilizou-se injeções de água gelada, produzida por um chiller de compressão de vapor (R22), na linha de alta temperatura (HT) do motor do grupo gerador. Para armazenamento e registros dos dados foi utilizado um equipamento do tipo datalogger. Foram testadas diferentes set-points de temperatura de entrada da água da linha de HT no motor (64oC, 67 oC, 70 oC, 73 oC e 76 oC). Essas temperaturas foram testadas com água pura e com solução aquosa de etilenoglicol a 30%, sem e com a adição de nanopartículas (2%, 4% e 6%). Em todas as condições foram realizadas medidas do consumo específico de combustível e avaliadas as velocidades de resposta no sistema. Um percentual de 2,0% de nanopartículas, em volume, apresentou-se como ideal para o desempenho do nanofluido. Em função da ausência, no mercado brasileiro, de unidades de refrigeração por absorção com potência menor que 64 TR, foi elaborado um modelo dinâmico e simulado um chiller de absorção (H2O-LiBr), visando uma construção futura e utilização desse tipo de equipamento em escala piloto. / The reduced availability of fuel and increasing environmental restrictions on emissions, inherent in the power generation, have justified the investment in industrial projects that minimize their energy consumption. Petrobras is one of the country's largest energy consumers and, given the costs of the tariffs, the very generation has always been a concern of the Company. In this context the secondary refrigerants, which have properties of transmitting the heat over long distances, are of particular interest for technological development units in this area. Cooling systems are employed in various industrial sectors such as the petrochemical, and power plants used as cogeneration units in refineries. These systems are made, usually for compressors, heat exchangers, cooling towers, pipes, pumps, fans and instrumentation control. A "cooling unit" uses primary refrigerant for storage and transport of heat or cold at close range systems in the vapor compression or absorption. For the heat energy transport over long distances are usually used secondary refrigerants composed of water and alcohols (anti-freeze) or pickles and additives. However, such antifreeze substances reduce the heat capacity and thermal conductivity of water. Moreover, metal nanoparticles have the property of increasing the thermal conductivity of the medium in which they are added. This study investigated through experiments in an experimental test bench arrangement of a diesel generator set, the influence of the addition of nanoparticles in a solution of ethylene glycol used as secondary coolant. For this used ice water injections, produced by a vapor compression chiller (R22), in the high temperature line (HT) of the engine generator set. For storage and records of the data was used an equipment type datalogger. They tested different set-points for the HT line of the engine inlet water temperature (64 °C, 67 °C, 70 °C, 73 °C and 76 °C). These temperatures were tested with pure water and ethylene glycol 30% aqueous solution, with and without the addition of nanoparticles (2%, 4% and 6%). In all conditions were performed measurements of specific fuel consumption and evaluated the response speeds in the system. A percentage of 2.0% nanoparticles by volume was presented as ideal for the performance of nanofluid. Due to the absence, in the Brazilian market of refrigeration units by absorbing less power than 64 TR, it designed a dynamic model and a simulated absorption chiller (H2O-LiBr), aimed at future construction and use of such equipment in pilot scale.

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-08-07T16:25:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModelagemSimulacaoGrupo.pdf: 8415473 bytes, checksum: 51d0bbdf612a283f4ad16654565e5eee (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-08-09T13:31:01Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModelagemSimulacaoGrupo.pdf: 8415473 bytes, checksum: 51d0bbdf612a283f4ad16654565e5eee (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-09T13:31:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModelagemSimulacaoGrupo.pdf: 8415473 bytes, checksum: 51d0bbdf612a283f4ad16654565e5eee (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / Grupo gerador é um equipamento composto por um motor de combustão interna e um alternador, responsável pela geração de energia elétrica no mundo inteiro e também em muitas comunidades isoladas na região amazônica. O uso de combustíveis de origem fóssil em grupos geradores é bastante comum, havendo uma grande dependência mundial, desse tipo de combustível. Diante de um cenário mundial com possibilidades de escassez de petróleo e água, e apesar da matriz energética diversificada, o Brasil tem forte dependência dessas duas fontes de energia para geração de eletricidade. As pesquisas envolvendo a utilização de óleo vegetal “in natura” para substituir, parcial ou totalmente, os combustíveis fósseis, ou ser misturado a outros tipos de combustível vêm crescendo. Neste trabalho, foi realizada uma modelagem e simulação computacional de um grupo gerador consumindo óleo vegetal “in natura”, enriquecido com hidrogênio e oxigênio com o objetivo de melhorar sua eficiência energética, a partir de melhorias propostas na combustão. A modelagem e simulações foram realizadas com o software AVL BOOST®. O modelo computacional foi ajustado e validado junto a experimento realizado em um motor quatro tempos Diesel, injeção indireta, naturalmente aspirado, de 20 kW. O trabalho foi desenvolvido em duas fases. Na primeira, foi feita a substituição energética de óleo vegetal por hidrogênio, em parcelas de 0% a 20%, com intervalos de 5%. Na segunda, oxigênio, em base mássica, foi adicionado ao ar de admissão, em proporções pré-definidas, e o modelo foi simulado até que fosse atingido o limite operacional do motor. Foi considerado nas simulações, o grupo gerador operando com cargas de 75%, 80% e 100%. Nas duas etapas da investigação, os resultados indicaram um aumento na potência elétrica, diminuição do consumo específico de combustível e melhoria no rendimento global do grupo gerador. A utilização de H2 indicou aumento das emissões à plena carga. Na simulação realizada com O2, a formação de CO apresentou queda e Nox aumentou para cargas parciais. As simulações indicaram que a utilização desses dois vetores energéticos mostrou-se bastante promissora, melhorando a combustão do óleo vegetal “in natura“ e a eficiência energética do grupo gerador. / Generator set is a device formed by an internal combustion engine and an alternator responsible for electricity generation all over the world and in many isolated communities in the Amazon region. The use of fossil fuels in generators is very common with a great global dependency on this type of fuel. Facing a world stage with possibility of shortages of oil and water and despite the diversified energy matrix, Brazil has strong dependence of these two energy sources for electricity generation. Researches involving the use of vegetable oil "in natura" to replace, partially or completely, fossil fuels, or be mixed with other types of fuel are growing. In this paper, a modeling and computer simulation of a genset consuming vegetable oil "in natura" enriched with hydrogen and oxygen was carried out in order to improve their energy efficiency as from proposed improvements in the combustion. The modeling and simulations were performed with AVL Boost® software. The computational model was adjusted and validated with the experiment carried out in a Diesel engine of 20 kW, four strokes, indirect injection, naturally aspirated. The study was developed in two phases. At first, the energy substitution of vegetable oil by hydrogen was made in portions of 0% to 20%, in 5% intervals. In the second, oxygen in weight basis was added to the intake air in predefined proportions and the model was simulated until the engine operating limit was reached. It was considered the genset operating with loads of 75%, 80% and 100%, in the simulations. In the two stages of the investigation, the results indicated an increase in electrical power, reduced specific fuel consumption and improved overall efficiency of the generator set. The use of H2 showed increased emissions at full load. In the simulation performed with O2, CO formation decreased and NOx formation increased to partial loads. The simulations indicated that the use of these two energy carriers proved to be very promising, improving the combustion of vegetable oil "in natura" and the energy efficiency of the generator set.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-26T12:14:24Z No. of bitstreams: 1 gabrielazevedofogli.pdf: 13619054 bytes, checksum: d260cb2571f242e43eab89132a03d62c (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-26T12:26:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gabrielazevedofogli.pdf: 13619054 bytes, checksum: d260cb2571f242e43eab89132a03d62c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-26T12:26:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gabrielazevedofogli.pdf: 13619054 bytes, checksum: d260cb2571f242e43eab89132a03d62c (MD5) Previous issue date: 2014-03-19 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação apresenta um estudo de conexão de um grupo gerador-diesel (GMG) trifásico em uma rede secundária de distribuição de energia elétrica. A integração do GMG é feita por uma unidade de processamento de energia (PPU) composta por um retificador trifásico não controlado conectado em série com um conversor fonte de tensão (VSC) modulado com uma estratégia de modulação por largura de pulso. O GMG pode operar de duas maneiras distintas: (i) modo standby (interligado) ou (ii) modo isolado. O conversor de saída da PPU pode ser controlado para injetar potência ativa na rede CA, ou como um filtro ativo de potência (FAP) compensando potência reativa e correntes harmônicas nos terminais das cargas. O VSC de interface é controlado no modo de corrente (CMC), sendo seus controladores projetados a partir de funções de transferência obtidas com o modelo matemático do sistema elétrico nas coordenadas dq0. Esses controladores são projetados com múltiplos integradores para garantir a qualidade da forma de onda da corrente injetada na rede CA. Dependendo do modo de operação é utilizada uma malha adicional para regular a tensão do barramento CC do conversor de interface. Para validar o modelo matemático e o algoritmo de controle são realizadas simulações digitais no programa PSIM. Resultados experimentais, obtidos com um protótipo de laboratório, cujos controladores foram implementados em um processador digital de sinais TMS320F28335 da Texas Instruments, são usados para validar as estratégias de controle propostas. / This dissertation presents a study about the connection of a three-phase Diesel Genset (DG) to a secondary distribution network. The integration of DG is done by a Power Processing Unit (PPU) composed of a three-phase rectifier connected in series with a Pulse Width Modulated Voltage Source Converter (VSC). The DG can operate in two distinct modes: (i) standby (interconnected) or (ii) islanding. The PPU’s output converter can be controlled to inject active power into AC electric grid, or as an Active Power Filter (APF), compensating the reactive power and harmonics currents at the load terminals. The VSC is controlled employing the current mode control (CMC), and its compensators are designed based on the electrical system transfer function in dq0 coordinates. Multiple rotating synchronous reference frame integrators (PI-MRI) are used to ensure the quality of the generated power. Depending on the operating mode, an additional loop is used to regulate the DC bus voltage. In order to validate the mathematical model and the control algorithm, digital simulations using PSIM are performed. Experimental results obtained with the prototype, which controllers were implemented in a TMS320F28335 of Texas Instruments are used to validate the proposed control strategies.