Este estudo apresenta ao Departamento de Engenharia de Minas e Petróleo (PMI) da Escola Politécnica da USP, e também a toda a sociedade, a importância que os oceanos têm com relação às suas riquezas minerais. Pretende ainda mostrar a grande responsabilidade que um empreendimento mineiro no fundo do mar precisa ter, com relação aos impactos ambientais, sendo possível minerar em regiões profundas no oceano promovendo a sustentabilidade. A ideia da mineração oceânica/submarina está ainda sendo amadurecida, este é o momento adequado para se propor metodologias de trabalho submarino sustentáveis; mitigar seus impactos. Este trabalho abrange o tema de maneira ampla, abordando o aspecto histórico, legal, ambiental, bem como questões técnicas de engenharia de minas, como sondagem submarina, caracterização tecnológica, lavra submarina, beneficiamento de minério oceânico e descarte de rejeitos. O trabalho apresenta os passos e resultados de um caso real de exploração oceânica. Trata-se de um estudo para viabilizar economicamente a extração e o beneficiamento de areia marinha, para fins industriais, proveniente da Baía de Guanabara (RJ). O trabalho apresenta desde o planejamento da amostragem no fundo do mar, execução destes trabalhos, caracterização tecnológica, simulação de processo e estudos específicos do uso industrial da areia após beneficiamento. Apresenta ainda uma proposta de rota de processo para a areia marinha e questões ligadas à lavra e ao descarte de rejeitos. / This study aims to show the importance of the oceans and its mineral wealth. It intends also to show the big responsibility that an undersea enterprise must bear concerning the environmental impact. It shows the availability to minein a sustainable way in the bottom of the sea. The undersea mining is still raising, now is the auspicious time to suggest sustainably submarine work methodologies; to mitigate its impact. This study covers the historic, legal and environmental aspects, as well as technical issues of mining engineering such as undersea survey, process mineralogy, undersea mining, mineral beneficiation for marine ores and tailings disposal. This study presents the steps and results of a real subsea exploration case. The studied ore is a marine sand from Baía de Guanabara (Rio de Janeiro), aiming to supply industrial market. This is a feasibility and technical study to show how to exploit and process this kind of ore. The study shows the undersea survey planning and its execution, the process mineralogy planning and its results, process simulation and some specific studies to industrial uses for this sand, after its beneficiation. Besides these subjects, the study proposes an industrial process route for process and tailings disposal.

Sistemas de transmissão de energia elétrica em corrente contínua e alta tensão baseados em tecnologia de conversores a fonte de tensão (VSC-HVDC), ao contrário de linhas de transmissão em corrente alternada, operam como elementos de controle de variáveis elétricas, podendo ser úteis na estabilidade do sistema de potência. Mas apesar desta vantagem, sistemas VSC-HVDC possuem limitações no desempenho estável, o que enseja o desenvolvimento de uma metodologia para mapeamento de suas zonas de operação estável e possíveis regiões de instabilidade. Inicialmente estudou-se os detalhes da tecnologia VSC-HVDC tais como o funcionamento da eletrônica de potência e estratégias de controle utilizadas. Em seguida, investigou-se os modelos de geradores síncronos para interconexão com o lado CA das estações conversoras do VSC-HVDC. E, finalmente, aplicou-se a tecnologia VSC-HVDC sobre um modelo de sistema de potência com uma estação conversora localizada em um porto offshore e uma outra no continente, próxima à rede de alta tensão em corrente alternada. Simulações e análise deste sistema foram executadas considerando várias condições operacionais. O gráfico de potência gerada e consumida, obtido pela aplicação da metodologia, apresenta grande potencial de uso prático como por exemplo sua implementação na interface homem-máquina da estação de operação do porto offshore, provendo informação em tempo real de alto nível ao operador do sistema elétrico do porto offshore e consequentemente aumentando sua consciência situacional quanto a proximidade dos limites de instabilidade. / High voltage direct current power transmission systems based on voltage source converters (VSC-HVDC), as opposed to alternating current ones, operates as elements of control of electrical variables, being useful for stability of power system. Besides this advantage, VSC-HVDC systems have limitations in stable performance, which instigates the development of a methodology for mapping its operational zones of stability and possible regions of instability. The author initially studied the details of the VSC-HVDC technology such as the power electronic principles and the control strategies used on this research. Subsequently, the author investigated synchronous generator models for interconnection on the AC side of the VSC-HVDC converter stations. Finally, the author applied the VSC-HVDC technology on a model of power system with two converter stations, one located on an offshore port and the other on the shore, next to an alternating current high voltage power grid. Simulations and analysis of this system were carried out considering various operational conditions. The graphic of generated and consumed power on offshore port, obtained by the application of the methodology for mapping operational zones, presents a great potential of being implemented in the man-machine interface of an operation workstation, thus providing high level online information for the operator of the offshore port electrical system and consequently improving its situational awareness of the proximity to instability limits.

Sistemas de transmissão de energia elétrica em corrente contínua e alta tensão baseados em tecnologia de conversores a fonte de tensão (VSC-HVDC), ao contrário de linhas de transmissão em corrente alternada, operam como elementos de controle de variáveis elétricas, podendo ser úteis na estabilidade do sistema de potência. Mas apesar desta vantagem, sistemas VSC-HVDC possuem limitações no desempenho estável, o que enseja o desenvolvimento de uma metodologia para mapeamento de suas zonas de operação estável e possíveis regiões de instabilidade. Inicialmente estudou-se os detalhes da tecnologia VSC-HVDC tais como o funcionamento da eletrônica de potência e estratégias de controle utilizadas. Em seguida, investigou-se os modelos de geradores síncronos para interconexão com o lado CA das estações conversoras do VSC-HVDC. E, finalmente, aplicou-se a tecnologia VSC-HVDC sobre um modelo de sistema de potência com uma estação conversora localizada em um porto offshore e uma outra no continente, próxima à rede de alta tensão em corrente alternada. Simulações e análise deste sistema foram executadas considerando várias condições operacionais. O gráfico de potência gerada e consumida, obtido pela aplicação da metodologia, apresenta grande potencial de uso prático como por exemplo sua implementação na interface homem-máquina da estação de operação do porto offshore, provendo informação em tempo real de alto nível ao operador do sistema elétrico do porto offshore e consequentemente aumentando sua consciência situacional quanto a proximidade dos limites de instabilidade. / High voltage direct current power transmission systems based on voltage source converters (VSC-HVDC), as opposed to alternating current ones, operates as elements of control of electrical variables, being useful for stability of power system. Besides this advantage, VSC-HVDC systems have limitations in stable performance, which instigates the development of a methodology for mapping its operational zones of stability and possible regions of instability. The author initially studied the details of the VSC-HVDC technology such as the power electronic principles and the control strategies used on this research. Subsequently, the author investigated synchronous generator models for interconnection on the AC side of the VSC-HVDC converter stations. Finally, the author applied the VSC-HVDC technology on a model of power system with two converter stations, one located on an offshore port and the other on the shore, next to an alternating current high voltage power grid. Simulations and analysis of this system were carried out considering various operational conditions. The graphic of generated and consumed power on offshore port, obtained by the application of the methodology for mapping operational zones, presents a great potential of being implemented in the man-machine interface of an operation workstation, thus providing high level online information for the operator of the offshore port electrical system and consequently improving its situational awareness of the proximity to instability limits.

Este estudo apresenta ao Departamento de Engenharia de Minas e Petróleo (PMI) da Escola Politécnica da USP, e também a toda a sociedade, a importância que os oceanos têm com relação às suas riquezas minerais. Pretende ainda mostrar a grande responsabilidade que um empreendimento mineiro no fundo do mar precisa ter, com relação aos impactos ambientais, sendo possível minerar em regiões profundas no oceano promovendo a sustentabilidade. A ideia da mineração oceânica/submarina está ainda sendo amadurecida, este é o momento adequado para se propor metodologias de trabalho submarino sustentáveis; mitigar seus impactos. Este trabalho abrange o tema de maneira ampla, abordando o aspecto histórico, legal, ambiental, bem como questões técnicas de engenharia de minas, como sondagem submarina, caracterização tecnológica, lavra submarina, beneficiamento de minério oceânico e descarte de rejeitos. O trabalho apresenta os passos e resultados de um caso real de exploração oceânica. Trata-se de um estudo para viabilizar economicamente a extração e o beneficiamento de areia marinha, para fins industriais, proveniente da Baía de Guanabara (RJ). O trabalho apresenta desde o planejamento da amostragem no fundo do mar, execução destes trabalhos, caracterização tecnológica, simulação de processo e estudos específicos do uso industrial da areia após beneficiamento. Apresenta ainda uma proposta de rota de processo para a areia marinha e questões ligadas à lavra e ao descarte de rejeitos. / This study aims to show the importance of the oceans and its mineral wealth. It intends also to show the big responsibility that an undersea enterprise must bear concerning the environmental impact. It shows the availability to minein a sustainable way in the bottom of the sea. The undersea mining is still raising, now is the auspicious time to suggest sustainably submarine work methodologies; to mitigate its impact. This study covers the historic, legal and environmental aspects, as well as technical issues of mining engineering such as undersea survey, process mineralogy, undersea mining, mineral beneficiation for marine ores and tailings disposal. This study presents the steps and results of a real subsea exploration case. The studied ore is a marine sand from Baía de Guanabara (Rio de Janeiro), aiming to supply industrial market. This is a feasibility and technical study to show how to exploit and process this kind of ore. The study shows the undersea survey planning and its execution, the process mineralogy planning and its results, process simulation and some specific studies to industrial uses for this sand, after its beneficiation. Besides these subjects, the study proposes an industrial process route for process and tailings disposal.