O objetivo desse estudo é caracterizar química e petrograficamente as camadas de carvão da jazida Santa Terezinha (Formação Rio Bonito, Bacia do Paraná) e sua relação com o gás natural associado com as camadas de carvão (CBM) determinado no poço CBM 001-ST-RS. Para tanto, primeiramente realizou-se uma sondagem-teste para coleta de testemunhos e em seguida fez-se medidas de desorção do gás natural associado com as camadas de carvão para determinar o conteúdo de gás total. Além disso, foram feitas análises petrográficas (análise de macerais e reflectância da vitrinita) e análises químicas (análise imediata, teor de enxofre, poder calorífico, difração de raio-X, fluorescência de raio-X) no carvão além de testes de adsorção (para CH4 e CO2) e análise de isótopos (C e H) e composição do gás. As análises petrográficas mostram um rank de betuminoso alto volátil C até semi-antracita enquanto que entre os grupos de macerais houve o predomínio da vitrinita e inertinita. Quanto à análise imediata, as amostram mostram um enriquecimento nas cinzas (34,43 até 92,7% em peso), já o poder calorífico varia de 170 a 6265Kcal/Kg e o teor de enxofre apresenta uma grande variação entre 0,12% e 7,68% em peso. A matéria mineral, determinada pela difração de raio-X, consiste principalmente de quartzo, caolinita e mica. Os elementos maiores os quais apresentaram maiores valores são SiO2, Al2O3 e Fe2O3, já os elementos-traço Cr, Sr e Ba mostram maiores concentrações no carvão. As medidas de desorção do gás natural mostram uma variação de 0,32 até 2,18cm³/g. Os valores de adsorção para CH4 variam de 0,12 a 0,22 mmol/g ( valor langmuir de 0,15- 0,27 mmol/g) enquanto que a capacidade de adsorção de CO2 varia de 0,39 a 0,81 mmol/g (valor langmuir de 0,45- 1,21 mmol/g). Os valores de isótopos estáveis de Carbono variam de -50,85 até -55,54‰ enquanto que os isótopos do Hidrogênio variam de -197,00 até -203,55 ‰, indicando assim origem na mistura de gases biogênico e termogênico. A composição do gás associado com as camadas de carvão (CBM) constitui-se quase que inteiramente de metano, com um range de 94,26 até 99,47%, com menores contribuições de hidrocarbonetos C2 e C3 e gases nãohidrocarbonetos (CO2 e N2). / The aim of this study is to characterize the chemical and petrographical properties of the coal seams from the Santa Terezinha Coalfield (Rio Bonito Formation, Paraná Basin) and their relationship with the natural gas determined for the coal seams (CBM) in exploration well CBM 001-ST-RS. For this, an exploration well was carried out to collect coal samples followed by desorption measurements made of the natural gas associated with the coal seams to determine the total content of gas. Also conducted, were petrographical analyses (maceral analysis and vitrinite reflectance) and chemical analyses (proximate analysis, sulfur content, calorific value, X-ray diffraction, X-ray fluorescence) of the coal, in addition to tests of adsorption (for CH4 and CO2), and analyses of isotopic (C and H) and gas composition. The petrographic analyses show a coal rank of high volatile C bituminous to semi-anthracite, whereas among the maceral groups, vitrinite and inertinite are predominant. As for proximate analysis, the samples show ash enrichment (34.43% to 92.7% in weight), calorific values range from 170 to 6265Kcal/Kg and sulfur content show a wide variation between 0.12% and 7.68 % by weight. The mineral matter, determined by X-ray diffraction, consists mainly of quartz, kaolinite and mica. The major elements with the highest values are SiO2, Al2O3 and FeO3, whereas trace elements such as Cr, Sr and Ba show the highest concentrations in the coal. Gas desorption measurements show a variation from 0.32 to 2.18 cm³ / g of coal. The values of adsorption for CH 4 range from 0.12 to 0.22 mmol / g (langmuir 0,15- 0,27 mmol/g), whereas the capacity of adsorption of CO2 varies from 0.39 to 0.81 mmol / g (langmuir 0,45- 1,21 mmol/g). Values of stable carbon isotopes range from -50.85 to -55.54 ‰, whereas the hydrogen isotopes range from -197.00 to 203.55 ‰, thus indicating the gas origin a mixture of biogenic and thermogenic. The gas associated with the coal seams (CBM) is made up almost entirely of methane, with a range of 94.26% to 99.47%, with smaller contributions from C2 and C3 hydrocarbons and nonhydrocarbon gases (CO2 and N2).

[pt] O crescimento da demanda por energia elétrica e investimentos governamentais em fontes renováveis incentivam produtores do setor sucro-energético no país a buscar melhorias nos processos de suas usinas. Através do aumento da produção de vapor nas caldeiras de biomassa, que operam com ciclos Rankine, é possível gerar energia elétrica excedente para comercialização. O Brasil, um dos maiores produtores de cana-de-açúcar do mundo, gera resíduos derivados da cana com alto potencial energético. Os ciclos termodinâmicos híbridos têm sido utilizados em várias usinas de biomassa no exterior utilizando como combustíveis o gás natural e resíduos sólidos urbano (waste-to-energy). Como mostrado por diferentes autores, é possível, com estes ciclos, melhorar a eficiência térmica das usinas utilizando gases quentes da exaustão de uma turbina a gás operando com gás natural. A desvantagem é que o percentual de participação do gás natural de alguns ciclos híbridos pode ser alto, tornando estes projetos economicamente inviáveis. Neste trabalho será aplicado um ciclo híbrido adaptado para usinas de cana-de-açúcar brasileiras que queimam o bagaço em caldeiras de biomassa com reaquecimento externo. Os benefícios destes ciclos termodinâmicos incluem a melhoria de eficiência da planta, acarretando a maior geração de energia elétrica e aumento da quantidade de vapor de processo produzido para a mesma quantidade de bagaço queimado originalmente. Além da melhoria da eficiência térmica, o ciclo tem como uma de suas principais vantagens o fato de não depender de grandes quantidades de gás natural, reduzindo a possibilidade de prejuízos caso haja aumento do seu preço. Por último será mostrado que, embora haja a queima deste combustível fóssil, é possível reduzir as emissões específicas de CO2/kWh devido ao seu baixo consumo na usina aliado a elevada geração de energia elétrica. / [en] The growing electric energy demand and government investments in renewable sources motivated sugar producers in Brazil to improve the thermal efficiencies of their sugarcane plants. For this reason, to generate excess electric energy and to sell it, has become an important and extra source of revenue. This country, one of the biggest sugarcane producers in the world, employs sugar waste, with high energetic potential, in boilers operated with Rankine cycles. Thermodynamic hybrid cycles have been in use in several biomass plants abroad, using natural gas and municipal solids waste as fuels. As shown by different authors, it is possible to increase the thermal efficiency of these plants by means of the heat recovery from hot exhaust gases of a gas turbine operating with natural gas. The main disadvantage of hybrid cycles, for some cases, is the high fraction of natural gas as fuel, making these specific plants economically unfeasible. In this work, a hybrid cycle concept is presented and studied, adapted for Brazilian sugar cane plants which burn bagasse in biomass boilers with reheating systems. The benefits of these thermodynamics cycles include a thermal efficiency improvement thus allowing more power generation and higher production of process steam, for the same amount of bagasse originally burned. Besides the higher thermal efficiency, the hybrid cycle presents the advantage of not depending on large natural gas consumption. This makes the plant s economic feasibility less dependent on fluctuations on natural gas prices. Furthermore, this study shows that, although a fossil fuel is burned, it is possible to reduce CO2/kWh specific emissions due to lower consumption of fossil fuels and to higher power generation.

[pt] O objetivo deste trabalho é predizer e otimizar o desempenho de motores funcionando no modo bicombustível, diesel-gás natural, fazendo uso da inteligência artificial. Pretende-se determinar a taxa de substituição ótima do combustível original diesel pelo gás natural que minimize custos de operação (combustíveis) e emissões de poluentes, tais como: monóxido de carbono, CO, hidrocarbonetos, HC, e óxidos de nitrogênio, NOx, priorizando-se também a eficiência térmica. Os dados analisados foram obtidos de testes anteriormente realizados. O procedimento envolve treinamento, validação e teste (utilizando redes neurais). Com os dados analisados foram treinadas diferentes redes neurais 06 para a aprendizagem e predição, as quais vão prever mapas de novos valores baseando-se nos dados experimentais já apreendidos. Finalmente, e continuando com o processo de otimização (técnica de Algoritmos Genéticos), é determinada a melhor taxa de substituição de diesel-gás natural, com as menores taxas de emissões dentro dos mapas gerados. Os resultados indicam uma boa concordância entre os dados experimentais e os previstos pela rede neural. O processo de otimização utilizado determina os pontos de trabalho adequados para cada caso analisado. / [en] The purpose of this study is to predict and optimize the internal combustion engine performance using diesel-natural gas fuel using the artificial intelligence. The ultimate goal is to determine the optimal substitution rate of natural gas to minimize the costs of operation and pollutants emissions such as carbon monoxide CO, hydrocarbons HC and nitrogen oxides NOx, considering the values of efficiency. The analyzed data are obtained from tests performed earlier. The procedure involves training, validation and test (using neural networks). Once these data were analyzed with different trained neural networks for learning and prediction, which are maps of the predicted values based on experimental data have been seized. Finally, and continuing with the process of optimization (technique of Genetic Algorithms), is given the best substitution rate of and lower emissions in the maps generated. The results indicate a good agreement between data and neural network, the process of optimization using certain items of work appropriate for each case analyzed.

As inferências têm diversas aplicações na indústria de processos químicos, sendo essenciais no sucesso de projetos de controle avançado. O desempenho do controle será sempre ligado ao desempenho da inferência, sendo importante a manutenção da sua qualidade ao longo do tempo. Neste trabalho, uma nova metodologia é sugerida para o desenvolvimento de inferências baseadas em dados seguindo uma abordagem segmentada com o objetivo de facilitar a sua manutenção. A nova proposta consiste em modelar a parte estacionária separada da parte dinâmica, diferentemente do que é feito na metodologia tradicional, onde o modelo dinâmico é gerado diretamente dos dados de processo. O modelo estacionário é obtido através de uma regressão PLS (Partial Least Squares), enquanto as dinâmicas são inseridas posteriormente utilizando-se um algoritmo de otimização. A técnica é aplicada a uma coluna de destilação e o resultado obtido é semelhante ao de inferências dinâmicas e estáticas desenvolvidas com métodos tradicionais. Outras etapas do desenvolvimento de inferências também são investigadas. Na seleção de variáveis, métodos estatísticos são comparados com a busca exaustiva e se conclui este último deve ser usado como padrão, visto que custo computacional não é mais um problema. Também são apresentadas boas práticas no pré-tratamento de dados, remoção do tempo morto do cromatógrafo modelado e detecção de estados estacionários. / Soft-sensors have several applications in the chemical processes industry and are essential for the success of advanced control projects. Its performance will always be linked to the performance of the soft-sensor, so it is important to maintain its quality over time. In this paper, a new methodology is suggested for the development of data-based soft-sensors following a segmented approach in order to facilitate its maintenance. The new proposal is to model the stationary part separated from the dynamic, unlike the traditional methodology where the dynamic model is generated directly from process data. The stationary model is obtained by a PLS (Partial Least Squares) regression, while the dynamics are inserted using an optimization algorithm. The technique is applied to a distillation column and its performance is similar to dynamic and static soft-sensors developed using traditional methods. Other steps in the development of soft-sensors are also investigated. In variable selection issue, statistical methods are compared with the testing of all possibilities; the latter should be used as default, since computational cost is no longer a problem. We also present best practices in data pre-processing, gas chromatograph dead-time removal and steady state detection.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a viabilidade técnica de processos de separação de gás carbônico em correntes de gases de combustão. Neste sentido, a separação por meio de membranas e por criogenia são avaliadas por meio de simulação de sistemas. As propostas envolvendo membranas avaliam arranjos de membranas em série, os quais são otimizados para condições de maior fluxo permeado e maior beneficio econômico. A corrente de alimentação é de 5 kmol/s e as respectivas frações molares de CO2 e N2 que compõem esta corrente são 0,15 e 0,85. Os resultados obtidos da otimização, para um arranjo de três membranas em série de polyimida de 9000 m² de área superficial, foram uma corrente de permeado de 443,1 mol/s de CO2 a 41,6%, correspondendo a aproximadamente 59% do CO2 da corrente de alimentação. Já com um arranjo de 6 membranas de 9000 m², onde a função objetivo é o maior lucro, foi selecionado o material kapton e a quantidade de CO2 separada é 161,12 mol/s, cuja concentração na mistura é de 79%, e a função objetivo tem um valor de 24.405,30 €/ano. Na outra parte do trabalho, propõe-se e avalia-se um ciclo para o aproveitamento da disponibilidade térmica na regasificação do gás natural líquido, para liquefação de CO2. Obtém-se como resultando em CO2 líquido com fração molar igual a 94%. Este processo consta de uma corrente proveniente da combustão completa de 1 mol/s de metano, contendo 1 mol/s de CO2 e 7,52 mol/s de N2. Esta corrente é comprimida e resfriada até atingir a pressão de 4000 kPa e 25 °C, posteriormente uma membrana enriquece a corrente de gases de combustão, que novamente é comprimida e resfriada até se obter a condensação e separação do CO2. Realiza-se o cálculo de equilíbrio líquido-vapor da mistura utilizando as equações de Peng-Robinson e a regra de mistura de Van der Waals no software VRTherm. A vazão molar do CO2 líquido obtida é de 0,3207 mol/s na concentração declarada. A intensidade energética do processo é de 1,135 kWh/kg de CO2 liquefeito. / The objective of this work is to evaluate the technical feasibility of carbon dioxide separation processes of flue gases streams. In this way, separation processes due membrane and cryogenics are evaluated by system simulation. The systems using membranes evaluates setup of those membranes in series, these setups are optimized for the largest permeate molar flow and the largest economic profit. The feed stream is a 5 kmol/s CO2 – N2 mixture, with molar fraction of 0.15 and 0.85 respectively. The result obtained from the optimization for a setup of three polyimide membranes of 9000 m² is a permeate stream of 443.1 mol/s with CO2 at 41.6%, corresponding to aproximadely 59% of the CO2 contained in the feed stream. When a setup of six 9000 m² membranes is analyzed using an objective function that results in the largest profit, kapton was selected as the material for the membranes. The quantity of CO2 captured is 161.12 mol/s, at 79% of concentration in the mixture, and the objective function has a value of 24,405.30 €/year. The second part of this work, proposes and evaluates a cycle that takes the thermal availability of the regasification of liquid natural gas in advantage for CO2 liquefaction. The product of the cycle is liquid CO2, with a molar fraction of 0.94. The process is fed with a stream that comes from the stoichiometric combustion of 1 mol/s of methane, that stream is composed by 1 mol/s of CO2 and 7.52 mol/s of N2. The stream is then compressed up to the pressure of 4000 kPa and cooled down to 25 °C. After that a membrane concentrates the CO2 in one stream, which is again compressed and cooled down until the condensation of CO2 is achieved. Calculations of liquid – vapor are performed with the Peng- Robinson’s equations and the Van der Waals mixture rule using the software VRTherm. The molar flow rate of liquid CO2 obtained is of 0.3207 mol/s in the concentration mentioned before. The energy intensity of the process is of 1.135 kWh/kg of liquid CO2.

O objetivo desse estudo é caracterizar química e petrograficamente as camadas de carvão da jazida Santa Terezinha (Formação Rio Bonito, Bacia do Paraná) e sua relação com o gás natural associado com as camadas de carvão (CBM) determinado no poço CBM 001-ST-RS. Para tanto, primeiramente realizou-se uma sondagem-teste para coleta de testemunhos e em seguida fez-se medidas de desorção do gás natural associado com as camadas de carvão para determinar o conteúdo de gás total. Além disso, foram feitas análises petrográficas (análise de macerais e reflectância da vitrinita) e análises químicas (análise imediata, teor de enxofre, poder calorífico, difração de raio-X, fluorescência de raio-X) no carvão além de testes de adsorção (para CH4 e CO2) e análise de isótopos (C e H) e composição do gás. As análises petrográficas mostram um rank de betuminoso alto volátil C até semi-antracita enquanto que entre os grupos de macerais houve o predomínio da vitrinita e inertinita. Quanto à análise imediata, as amostram mostram um enriquecimento nas cinzas (34,43 até 92,7% em peso), já o poder calorífico varia de 170 a 6265Kcal/Kg e o teor de enxofre apresenta uma grande variação entre 0,12% e 7,68% em peso. A matéria mineral, determinada pela difração de raio-X, consiste principalmente de quartzo, caolinita e mica. Os elementos maiores os quais apresentaram maiores valores são SiO2, Al2O3 e Fe2O3, já os elementos-traço Cr, Sr e Ba mostram maiores concentrações no carvão. As medidas de desorção do gás natural mostram uma variação de 0,32 até 2,18cm³/g. Os valores de adsorção para CH4 variam de 0,12 a 0,22 mmol/g ( valor langmuir de 0,15- 0,27 mmol/g) enquanto que a capacidade de adsorção de CO2 varia de 0,39 a 0,81 mmol/g (valor langmuir de 0,45- 1,21 mmol/g). Os valores de isótopos estáveis de Carbono variam de -50,85 até -55,54‰ enquanto que os isótopos do Hidrogênio variam de -197,00 até -203,55 ‰, indicando assim origem na mistura de gases biogênico e termogênico. A composição do gás associado com as camadas de carvão (CBM) constitui-se quase que inteiramente de metano, com um range de 94,26 até 99,47%, com menores contribuições de hidrocarbonetos C2 e C3 e gases nãohidrocarbonetos (CO2 e N2). / The aim of this study is to characterize the chemical and petrographical properties of the coal seams from the Santa Terezinha Coalfield (Rio Bonito Formation, Paraná Basin) and their relationship with the natural gas determined for the coal seams (CBM) in exploration well CBM 001-ST-RS. For this, an exploration well was carried out to collect coal samples followed by desorption measurements made of the natural gas associated with the coal seams to determine the total content of gas. Also conducted, were petrographical analyses (maceral analysis and vitrinite reflectance) and chemical analyses (proximate analysis, sulfur content, calorific value, X-ray diffraction, X-ray fluorescence) of the coal, in addition to tests of adsorption (for CH4 and CO2), and analyses of isotopic (C and H) and gas composition. The petrographic analyses show a coal rank of high volatile C bituminous to semi-anthracite, whereas among the maceral groups, vitrinite and inertinite are predominant. As for proximate analysis, the samples show ash enrichment (34.43% to 92.7% in weight), calorific values range from 170 to 6265Kcal/Kg and sulfur content show a wide variation between 0.12% and 7.68 % by weight. The mineral matter, determined by X-ray diffraction, consists mainly of quartz, kaolinite and mica. The major elements with the highest values are SiO2, Al2O3 and FeO3, whereas trace elements such as Cr, Sr and Ba show the highest concentrations in the coal. Gas desorption measurements show a variation from 0.32 to 2.18 cm³ / g of coal. The values of adsorption for CH 4 range from 0.12 to 0.22 mmol / g (langmuir 0,15- 0,27 mmol/g), whereas the capacity of adsorption of CO2 varies from 0.39 to 0.81 mmol / g (langmuir 0,45- 1,21 mmol/g). Values of stable carbon isotopes range from -50.85 to -55.54 ‰, whereas the hydrogen isotopes range from -197.00 to 203.55 ‰, thus indicating the gas origin a mixture of biogenic and thermogenic. The gas associated with the coal seams (CBM) is made up almost entirely of methane, with a range of 94.26% to 99.47%, with smaller contributions from C2 and C3 hydrocarbons and nonhydrocarbon gases (CO2 and N2).

Selective Exhaust Gas Recirculation (S-EGR) consists of selectively transferring CO2 from the exhaust gas stream of a gas-fired power plant into the air stream entering the gas turbine compressor. Unlike in “non-selective” Exhaust Gas Recirculation (EGR) technology, recirculation of, principally, nitrogen does not occur, and the gas turbine still operates with a large excess of air. Two configurations are proposed: one with the CO2 transfer system operating in parallel to the post-combustion carbon capture (PCC) unit; the other with the CO2 transfer system operating downstream of, and in series to, the PCC unit. S-EGR allows for higher CO2 concentrations in the flue gas of approximately 13-14 vol%, compared to 6.6 vol% with EGR at 35% recirculation ratio. The oxygen levels in the combustor are approximately 19 vol%, well above the minimum limit of 16 vol% with 35% EGR reported in literature. At these operating conditions, process model simulations show that the current class of gas turbine engines can operate without a significant deviation in the compressor and the turbine performance from the design conditions. Compressor inlet temperature and CO2 concentration in the working fluid are critical parameters in the assessment of the effect on the gas turbine net power output and efficiency. A higher turbine exhaust temperature allows the generation of additional steam which results in a marginal increase in the combined cycle net power output of 5% and 2% in the investigated configurations with S-EGR in parallel and S-EGR in series, respectively. With aqueous monoethanolamine scrubbing technology, S-EGR leads to operation and cost benefits. S-EGR in parallel operating at 70% recirculation, 97% selective CO2 transfer efficiency and 96% PCC efficiency results in a reduction of 46% in packing volume and 5% in specific reboiler duty, compared to air-based combustion CCGT with PCC, and of 10% in packing volume and 2% in specific reboiler duty, compared to 35% EGR. S-EGR in series operating at 95% selective CO2 transfer efficiency and 32% PCC efficiency results in a reduction of 64% in packing volume and 7% in specific reboiler duty, compared to air-based, and of 40% in packing volume and 4% in specific reboiler duty, compared to 35% EGR. An analysis of key performance indicators for selective CO2 transfer proposes physical adsorption in rotary wheel systems as an alternative to selective CO2 membrane systems. A conceptual design assessment with two commercially available adsorbent materials, activated carbon and Zeolite X13, shows that it is possible to regenerate the adsorbent with air at near ambient temperature and pressure. Yet, a significant step change in adsorbent materials is necessary to design rotary adsorption systems with dimensions comparable to the largest rotary gas/gas heat exchanger used in coal-fired power plants, i.e. approximately 24 m diameter and 2 m height. An optimisation study provides guidelines on the equilibrium parameters for the development of materials. Finally, a technical feasibility study of configuration options with rotary gas/gas heat exchangers shows that cooling water demand around the post-combustion CO2 capture system can be drastically reduced using dry cooling systems where gas/gas heat exchangers use ambient air as the cooling fluid. Hybrid cooling configurations reduce cooling and process water demand in the direct contact cooler of a wet cooling system by 67% and 35% respectively, and dry cooling configurations eliminate the use of process and cooling water and achieve adequate gas temperature entering the absorber.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The energetical issue is knocking on the humanity´s door. The reduction of mundial oil researves, the increase of the demand from the emergent economies, as well as the excessive pollution caused by the fossils fuel s burn denounce the importance on doing a change of the energetic pattern from an oil-dependet model to one composed greatly by renewable energies. Considering this scenario, the present research aims to investigate the opportunity and the economical, social and political possibilities of the south american countries make use of natural gas as a fuel-bridge between one and another model. For that, in a first moment, it starts from the analisys of the regional countries energetical structure s composition to evaluate their complementarity and the nature of the potential and real existent conflicts involving energetical resources to evaluate the possibility to superate them. After that it considers the advantages to utilizate natural gas as a fuel-bridge during the transition period. In a second moment the limits of union models experimented in the region, as the caracteristics that could be expected from an union propeled by the energetical sector are presented. Finally, the regional gas interconection projects in course are mentioned and, by the end, some coordinates that should be observed for that the union constructed trough this sector could serve to make better the regional population general well-being are suggested. / O problema energético está batendo às portas da humanidade. A redução das reservas mundiais de petróleo, o aumento da demanda deste por parte de economias emergentes e a excessiva poluição provocada pela queima de combustíveis fósseis denunciam a importância de fazer-se a mudança do padrão energético de um modelo petróleo-dependente para um composto, majoritariamente, por energias renováveis. Tendo em vista esse cenário, o presente trabalho propõe-se a investigar a oportunidade e as possibilidades econômico-político-sociais de os países sul-americanos fazerem uso do gás natural como combustível-ponte entre um e outro modelo. Para tanto, em um primeiro momento, parte-se não só da análise da composição das matrizes energéticas dos países da região para avaliar a sua complementaridade -, mas também da natureza dos conflitos potenciais e reais existentes que envolvem recursos energéticos para avaliar sua superabilidade. Em seguida, são estudadas as vantagens de utilizar-se do gás natural, como combustível-ponte, durante o período de transição. Num segundo momento, são apresentados os limites dos modelos de integração experimentados na região, bem como as características que se poderiam esperar de uma integração impulsionada pelo setor energético. Enfim, elencam-se os projetos de interconexões gasíferas em curso, além de sugerirem-se algumas coordenadas que deveriam ser observadas, para que a integração construída por intermédio do setor sirva para melhorar o bem-estar geral da população da região.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-01-29Bitstream added on 2014-06-13T18:10:03Z : No. of bitstreams: 1 saran_dj_me_ilha.pdf: 1697400 bytes, checksum: 774c0be06e655a28d52081fb19bedfef (MD5) / Neste trabalho são realizados estudos termodinâmicos e termoeconômicos visando o aproveitamento do gás natural como combustível em usinas de açúcar e álcool. Para tanto são considerados quatro casos, sendo o primeiro uma planta de uma usina sucroalcooleira real que utiliza equipamentos modernos e eficientes, e que comercializa o excedente de eletricidade na safra. O segundo é um caso hipotético no qual é incorporada à planta real da usina uma turbina a gás e uma caldeira de recuperação, passando a planta a operar em ciclo combinado na entressafra utilizando como combustível o gás natural, com o intuito de possibilitar a comercialização de eletricidade ao longo de todo o ano. O terceiro caso considera a proposta de uma planta com grande capacidade de moagem (duas vezes mais do que a da usina real considerada no primeiro caso), que opere de forma convencional com geração de excedente de eletricidade para comercialização apenas na safra, com o diferencial de ser constituída por duas linhas independentes de produção, consumo de vapor e geração de eletricidade, flexibilizando a produção e manutenção. Finalmente, o quarto caso considera o aproveitamento do gás natural como combustível associado ao bagaço da cana, através da incorporação de uma turbina a gás e uma caldeira de recuperação na planta do terceiro caso, permitindo também a comercialização de eletricidade na entressafra. Diante dos resultados obtidos, foi constatado que só existe a viabilidade para o uso do gás natural no quarto caso, e mesmo assim em condições especiais nas quais se considera custos do bagaço e do gás natural abaixo dos praticados no mercado, bem como uma remuneração para a venda de eletricidade excedente acima do preço atual de mercado / In this work thermodynamic and thermoeconomic analyses for the use of natural gas as fuel in sugar-alcohol factories will be accomplished. In order to make these analyses, four cases are considered, being the first case constituted by a real sugar-alcohol factory that uses modern and efficient equipments, and sells surplus of electricity during the harvest. The second case is a hypothetical case that incorporates to the real plant of the previous case a gas turbine and a heat recovery steam generator, making possible the operation with natural gas in combined cycle at the time between harvests, with the intention of making possible the commercialization of electricity along the entire year. The third case considers the proposal of a plant with great milling capacity (twice more than of the real plant considered previously), operating in a conventional way with generation of electricity surplus for commercialization in the harvest, with the differential of being constituted by two independent lines of production and steam consumption and generation of electricity, becoming more flexible the production and maintenance. Finally, the fourth case considers the use of the natural gas as fuel associated to the sugar cane bagasse, through the incorporation of a gas turbine and a heat recovery steam generator in the plant of the previous case, also allowing the electricity commercialization at the time between harvests. In agreement with the obtained results, it was verified that there is viability for the natural gas use only in the fourth case, even though in special conditions in which the costs of the sugar cane bagasse and natural gas are considered below of the current price of the market, as well as the remuneration for the sale of electricity surplus is considered above of the current price of market

Submitted by RODRIGO ESCADA MATHIAS null (rodrigo.escada.mathias@gmail.com) on 2016-10-31T18:16:18Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_MESTRADO_RODRIGO_MATHIAS_Revisão_Final.pdf: 1664343 bytes, checksum: cab844e66361d8607aa397acbedcf0c1 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-11-07T19:55:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mathias_re_me_guara.pdf: 1662746 bytes, checksum: 954b916c500d16709c82f21f90f55277 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-07T19:55:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mathias_re_me_guara.pdf: 1662746 bytes, checksum: 954b916c500d16709c82f21f90f55277 (MD5) Previous issue date: 2016-09-01 / No atual contexto energético mundial, a busca pela mitigação e, sempre que possível, a substituição de combustíveis fósseis por fontes renováveis, são a pauta de diversas instituições e empresas, pois a disponibilidade de recursos não é proporcional ao crescimento do consumo. Este trabalho tem por objetivo a redução do uso de gás natural para geração de vapor nos processos de cocção de cozinha industrial. Foi realizado a caracterização do processo e dos equipamentos, identificando o fluxo de vapor ao longo de todo o processo. De modo comparativo, desenvolveu-se propostas utilizando energia renovável para redução do uso de combustível fóssil. Para suportar essa atividade foram realizadas modelagens termodinâmica do sistema atual comparando-a aos sistemas propostos, mostrando o comportamento e definindo qual proposta teria a maior colaboração na redução do consumo de combustível. Por fim, foi estudado a viabilidade financeira de cada proposta através do método do VPL e payback. O presente trabalho gerou oito propostas, entre energia solar, produção de biogás a partir de resíduos orgânicos e efluentes de estação de tratamento de esgoto, geração de energia elétrica por meio de microturbina a gás e motor de combustão interna. Conclui-se que das oito propostas, três apresentaram potencial energético capaz de substituir em 100 % a vazão mássica de gás natural demandada na cozinha industrial, além de obterem viabilidade financeira satisfatória para seguir em frente com implementação do projeto. A substituição do gás natural pelo biogás gerado a partir de efluentes da estação de tratamento foi a proposta que apresentou o melhor desempenho, a mesma foi capaz de substituir 100 % da vazão mássica de gás natural utilizado para gerar vapor aos vasos de pressão da cozinha industrial, sendo 199.741 kWh de potencial energético e um VPL positivo de R$ 2.473.966,15, com retorno dos investimentos em menos de um ano. / In the current global energy context of mitigation of non-renewable fuels and whenever it is possible, replacing fossil fuels by renewable sources are the agenda of the most of institutions and companies, because the availability of resources is not proportional to the growth of consumption. This work has as target to reduce the use of natural gas for steam generation in the cooking process of industrial kitchen. It was performed a process and equipment characterization, identifying the steam flow along the whole process. In a comparative way, it has developed proposals using renewable energy for reducing the use of fossil fuel. To support that, it was done a thermodynamic modeling of the current system compared with the proposed ones, showing the behavior and defining which proposal had the larger collaboration in terms of fuel consumption reduction. Finally, it was analyzed the financial feasibility of each alternatives by NPV and payback method. The present work has created eight proposals, such as solar energy, biogas production from organic waste and from wastewater of sewage treatment station, electric energy from gas micro turbine and internal combustion engine. Concludes that from eight proposals, three presented energetic potential able to replace in 100 % the natural gas mass flow demanded in the industrial kitchen, beyond to get satisfactory financial viability to move forwards with the project implementation. The replacement of natural gas by generated biogas from wastewater of sewage treatment station was the proposal that presented the best performance, this ones was able to replace 100 % of the natural gas mass flow used to generate steam to the pressure vessel of industrial kitchen, where 199.741 kWh of energetic potential and a NPV of R$ 2.473.966,15, with an investment return less than one year.