Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PauloHLB.pdf: 2469292 bytes, checksum: ffc7ae61ceea8c4e2281f69274f4d8c7 (MD5) Previous issue date: 2008-12-12 / Deep bed filtration occurs in several industrial and environmental processes like water filtration and soil contamination. In petroleum industry, deep bed filtration occurs near to injection wells during water injection, causing injectivity reduction. It also takes place during well drilling, sand production control, produced water disposal in aquifers, etc. The particle capture in porous media can be caused by different physical mechanisms (size exclusion, electrical forces, bridging, gravity, etc). A statistical model for filtration in porous media is proposed and analytical solutions for suspended and retained particles are derived. The model, which incorporates particle retention probability, is compared with the classical deep bed filtration model allowing a physical interpretation of the filtration coefficients. Comparison of the obtained analytical solutions for the proposed model with the classical model solutions allows concluding that the larger the particle capture probability, the larger the discrepancy between the proposed and the classical models / A filtra??o profunda de suspens?es particuladas ocorre em muitos processos industriais e ambientais, como filtra??o de ?gua e contamina??o do solo. Na ind?stria petrol?fera, a filtra??o profunda ocorre pr?ximo ao po?o injetor durante a inje??o de ?gua, causando redu??o de injetividade. Este processo tamb?m ocorre durante a perfura??o de po?os de petr?leo, o controle da produ??o de areia, o descarte de ?gua produzida em aq??feros, etc. A captura de part?culas no meio poroso pode ser causada por diferentes mecanismos f?sicos (exclus?o pelo tamanho, for?as el?tricas, gravidade, etc.). Neste trabalho, um modelo estat?stico para a filtra??o em meios porosos ? proposto e solu??es anal?ticas para as concentra??es de part?culas em suspens?o e retidas s?o obtidas. O modelo, que incorpora a probabilidade de captura de part?culas, foi comparado com o modelo cl?ssico permitindo uma interpreta??o f?sica dos coeficientes de filtra??o. As solu??es anal?ticas encontradas para o modelo proposto foram comparadas com a modelagem cl?ssica, mostrando que quanto maior a probabilidade de captura de part?culas durante o transporte em meios porosos, maior ? a discrep?ncia entre a modelagem cl?ssica e o modelo proposto

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FelipeCAC.pdf: 1359871 bytes, checksum: 241fcfb66da39be9d48445bc9f6d11de (MD5) Previous issue date: 2009-06-30 / This work proposes an environment for programming programmable logic controllers applied to oil wells with BCP type method of artificially lifting. The environment will have an editor based in the diagram of sequential functions for programming of PLCs. This language was chosen due to the fact of being high-level and accepted by the international standard IEC 61131-3. The use of these control programs in real PLC will be possible with the use of an intermediate level of language based on XML specification PLCopen T6 XML. For the testing and validation of the control programs, an area should be available for viewing variables obtained through communication with a real PLC. Thus, the main contribution of this work is to develop a computational environment that allows: modeling, testing and validating the controls represented in SFC and applied in oil wells with BCP type method of artificially lifting / Este trabalho prop?e um ambiente computacional para programa??o de controladores l?gicos program?veis aplicados aos po?os de petr?leo com m?todo de eleva??o artificial do tipo BCP. O ambiente ter? um editor para programa??o de PLCs baseado principalmente no diagrama de fun??es sequenciais (SFC). Esta linguagem foi escolhida por ser considerada de alto n?vel e por ser aceita pelo padr?o internacional IEC 61131-3. O uso destes programas de controle em PLCs reais ser? poss?vel com a utiliza??o de uma linguagem de n?vel intermedi?rio baseada na especifica??o TC6 XML pela organiza??o PLCopen. Para os testes e a valida??o dos programas de controle, dever? ser disponibilizada uma ?rea para visualiza??o das vari?veis obtidas atrav?s da comunica??o com um PLC real. Desta forma, a principal contribui??o deste trabalho ? desenvolver um ambiente computacional que permita: modelar, testar e validar os controles representados em SFC e aplicados nos po?os petrol?feros com m?todo de eleva??o artificial do tipo BCP

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AntonioRGpdf.pdf: 5141308 bytes, checksum: d76799635535d71b79841802f1a64db0 (MD5) Previous issue date: 2009-07-30 / Petr?leo Brasileiro SA - PETROBRAS / Exploration of heavy oil reservoirs is increasing every year in worldwide, because the discovery of light oil reservoirs is becoming increasingly rare. This fact has stimulated the research with the purpose of becoming viable, technically and economically, the exploration of such oil reserves. In Brazil, in special in the Northeast region, there is a large amount of heavy oil reservoir, where the recovery by the so called secondary methods Water injection or gas injection is inefficient or even impracticable in some reservoirs with high viscosity oils (heavy oils). In this scenario, steam injection appears as an interesting alternative for recover of these kinds of oil reservoirs. Its main mechanism consists of oil viscosity reduction through steam injection, increasing reservoir temperature. This work presents a parametric simulation study of some operational and reservoir variables that had influence on oil recovery in thin reservoirs typically found in Brazilian Northeast Basins, that use the steam injection as improved oil recovery method. To carry out simulations, it was used the commercial software STARS (Steam, Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator) from CMG (Computer Modeling Group) version 2007.11. Reservoirs variables studied were horizontal permeability, vertical and horizontal permeability ratio, water zone and pay zone thickness ratio, pay zone thickness and thermal conductivity of the rock. Whereas, operational parameters studied were distance between wells and steam injection rate. Results showed that reservoir variables that had more influence on oil recovery were horizontal permeability and water zone and pay zone thickness ratio. In relation to operational variables, results showed that short distances between wells and low steam injection rates improved oil recovery / A cada ano tem ocorrido cada vez mais a explora??o de reservas de ?leo pesado em diversas regi?es do mundo. Isto tem sido feito porque ? cada vez mais rara a exist?ncia de jazidas petrol?feras de ?leos leves. Este fato tem impulsionado in?meras pesquisas em dire??o a tornar vi?vel, do ponto de vista operacional e econ?mico, a explora??o de tais reservas de ?leo. No Brasil, em especial na regi?o Nordeste, existe uma grande quantidade de reservat?rios de ?leos pesados, onde a recupera??o pelos m?todos ditos secund?rios inje??o de ?gua e gases mostram-se ineficientes ou at? invi?veis em alguns reservat?rios que apresentam ?leos de elevada viscosidade. Neste cen?rio, a inje??o de vapor surge como uma alternativa bastante interessante na recupera??o do ?leo desses tipos de reservat?rios. Seu principal mecanismo consiste na redu??o da viscosidade do ?leo por meio da inje??o de um fluido aquecido, no caso, vapor de ?gua, aumentando a temperatura do reservat?rio. Este trabalho apresenta um estudo param?trico das vari?veis de reservat?rio e operacionais que influenciam no fator de recupera??o de ?leo ao longo da vida produtiva do reservat?rio em reservat?rios delgados tipicamente encontrados em Bacias do Nordeste brasileiro, que utilizam a inje??o de vapor como m?todo avan?ado de recupera??o. O estudo foi conduzido atrav?s de simula??o num?rica, utilizando o programa STARS (Steam, Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator) do grupo CMG (Computer Modelling Group) vers?o 2007.11. As vari?veis de reservat?rio compreenderam a permeabilidade horizontal, a raz?o entre a permeabilidade vertical e horizontal, a raz?o entre a zona de ?gua e a de ?leo, a espessura da zona produtora de ?leo e a condutividade t?rmica da rocha. Enquanto que os par?metros operacionais estudados foram a dist?ncia entre po?os e a vaz?o de inje??o de vapor. Os resultados obtidos mostraram que as vari?veis de reservat?rios que mais influenciaram no fator de recupera??o foram a permeabilidade horizontal e a raz?o entre a zona de ?gua e de ?leo. Com rela??o ?s vari?veis operacionais, menores dist?ncias entre po?os e vaz?es de inje??o melhoram o fator de recupera??o durante a vida produtiva do reservat?rio

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KeilaRSpdf.pdf: 4445609 bytes, checksum: 3395044458045d549e1940f35912e4a6 (MD5) Previous issue date: 2009-07-31 / Petr?leo Brasileiro SA - PETROBRAS / Due to reservoirs complexity and significantly large reserves, heavy oil recovery has become one of the major oil industry challenges. Thus, thermal methods have been widely used as a strategic method to improve heavy oil recovery. These methods improve oil displacement through viscosity reduction, enabling oil production in fields which are not considered commercial by conventional recovery methods. Among the thermal processes, steam flooding is the most used today. One consequence in this process is gravity segregation, given by difference between reservoir and injected fluids density. This phenomenon may be influenced by the presence of reservoir heterogeneities. Since most of the studies are carried out in homogeneous reservoirs, more detailed studies of heterogeneities effects in the reservoirs during steam flooding are necessary, since most oil reservoirs are heterogeneous. This paper presents a study of reservoir heterogeneities and their influence in gravity segregation during steam flooding process. In this study some heterogeneous reservoirs with physical characteristics similar those found in the Brazilian Northeast Basin were analyzed. To carry out the simulations, it was used the commercial simulator STARS by CMG (Computer Modeling Group) - version 2007.11. Heterogeneities were modeled with lower permeability layers. Results showed that the presence of low permeability barriers can improve the oil recovery, and reduce the effects of gravity segregation, depending on the location of heterogeneities. The presence of these barriers have also increased the recovered fraction even with the reduction of injected steam rate / Devido a complexidade dos reservat?rios e as reservas significativamente grandes, a recupera??o de ?leos pesados tem se tornado um dos grandes desafios da ind?stria petrol?fera. Os processos de recupera??o t?rmica t?m sido largamente empregados como um m?todo estrat?gico para melhorar a recupera??o de ?leo pesado. Estes melhoram o escoamento de ?leos atrav?s da redu??o da viscosidade, viabilizando a produ??o de petr?leo em campos considerados n?o comerciais pelos m?todos convencionais de recupera??o. Entre os m?todos t?rmicos, a inje??o de vapor ? o mais utilizado atualmente. Uma consequ?ncia inerente a este processo ? a segrega??o gravitacional, dada pela diferen?a de densidades dos fluidos do reservat?rio e o injetado. Este fen?meno ? fortemente influenciado pela presen?a de heterogeneidades. Como a maior parte dos estudos ? realizada em reservat?rios homog?neos, necessita-se de um estudo mais detalhado dos efeitos das heterogeneidades nos reservat?rios durante a inje??o de vapor, j? que a maioria dos reservat?rios de petr?leo s?o heterog?neos. Este trabalho apresenta um estudo da influ?ncia da presen?a de heterogeneidades na segrega??o gravitacional durante o processo de inje??o cont?nua de vapor. Os modelos estudados representam reservat?rios heterog?neos com caracter?sticas similares ?s encontradas no Nordeste brasileiro. Para a realiza??o das simula??es, foi utilizado o simulador comercial STARS (Steam, Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator) do grupo CMG (Computer Modelling Group) vers?o 2007.11. As heterogeneidades foram modeladas como camadas de baixa permeabilidade. Os resultados mostraram que a presen?a de barreiras de baixa permeabilidade pode melhorar a recupera??o de ?leo, al?m de reduzir os efeitos da segrega??o gravitacional, dependendo da localiza??o da heterogeneidade. A presen?a dessas barreiras tamb?m permitiu o aumento da fra??o recuperada mesmo com a redu??o da vaz?o de inje??o do vapor

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MariaVMMpdf.pdf: 1276052 bytes, checksum: 2a1c6384ed87c24c3ab5a2346947a35d (MD5) Previous issue date: 2009-07-24 / The main objective of this study is to apply recently developed methods of physical-statistic to time series analysis, particularly in electrical induction s profiles of oil wells data, to study the petrophysical similarity of those wells in a spatial distribution. For this, we used the DFA method in order to know if we can or not use this technique to characterize spatially the fields. After obtain the DFA values for all wells, we applied clustering analysis. To do these tests we used the non-hierarchical method called K-means. Usually based on the Euclidean distance, the K-means consists in dividing the elements of a data matrix N in k groups, so that the similarities among elements belonging to different groups are the smallest possible. In order to test if a dataset generated by the K-means method or randomly generated datasets form spatial patterns, we created the parameter Ω (index of neighborhood). High values of Ω reveals more aggregated data and low values of Ω show scattered data or data without spatial correlation. Thus we concluded that data from the DFA of 54 wells are grouped and can be used to characterize spatial fields. Applying contour level technique we confirm the results obtained by the K-means, confirming that DFA is effective to perform spatial analysis / O principal objetivo do presente trabalho foi aplicar m?todos recentemente desenvolvidos em f?sica-estat?stica ?s s?ries temporais, em especial a dados de perfis el?tricos de indu??o de 54 po?os de petr?leo localizados no Campo de Namorado Bacia de Campos - RJ, para estudar a similaridade petrof?sica dos po?os numa distribui??o espacial. Para isto, utilizamos o m?todo do DFA com o intuito de saber se podemos, ou n?o, utilizar esta t?cnica para caracterizar espacialmente o campo. Depois de obtidos os valores de DFA para todos os po?os, fizemos uma an?lise de agrupamento com rela??o a estas caracter?sticas; para tanto, utilizamos o m?todo de agrupamento n?o-hier?rquico chamado m?todo K-m?dia. Geralmente baseado na dist?ncia euclidiana, o K-m?dia consiste em dividir os elementos de uma matriz n de dados em k grupos bem definidos, de maneira que as semelhan?as existentes entre elementos pertencentes a grupos distintos sejam as menores poss?veis. Com o objetivo de verificar se um conjunto de dados gerados pelo m?todo do K-m?dia ou gerado aleatoriamente forma padr?es espaciais, criamos o par?metro Ω (?ndice de vizinhan?a). Altos valores de Ω implicam em dados mais agregados e baixos valores de Ω em dados dispersos ou sem correla??o espacial. Com aux?lio do m?todo de Monte Carlo observamos que dados agrupados aleatoriamente apresentam uma distribui??o de Ω inferior ao valor emp?rico. Desta forma conclu?mos que os dados de DFA obtidos nos 54 po?os est?o agrupados e podem ser usados na caracteriza??o espacial de campos. Ao cruzar os dados das curvas de n?vel com os resultados obtidos pelo K-m?dia, confirmamos a efici?ncia do mesmo para correlacionar po?os em distribui??o espacial

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NisarRO.pdf: 2584049 bytes, checksum: f18a00826204d450659ba7d3316e358e (MD5) Previous issue date: 2009-05-08 / Among the many types of noise observed in seismic land acquisition there is one produced by surface waves called Ground Roll that is a particular type of Rayleigh wave which characteristics are high amplitude, low frequency and low velocity (generating a cone with high dip). Ground roll contaminates the relevant signals and can mask the relevant information, carried by waves scattered in deeper regions of the geological layers. In this thesis, we will present a method that attenuates the ground roll. The technique consists in to decompose the seismogram in a basis of curvelet functions that are localized in time, in frequency, and also, incorporate an angular orientation. These characteristics allow to construct a curvelet filter that takes in consideration the localization of denoise in scales, times and angles in the seismogram. The method was tested with real data and the results were very good / Dentre os diversos tipos de ru?dos existentes nos dados s?smicos terrestres est? o Ru?do de Rolamento Superficial tamb?m conhecido como ground roll que ? um tipo particular de ondas de Rayleigh com amplitude forte, freq??ncia baixa e velocidade baixa que gera um cone de grande mergulho no sismograma. O ru?do de rolamento superficial contamina os sinais relevantes e pode mascarar a informa??o desejada, trazidas por ondas espalhadas em regi?es mais profundas das camadas geol?gicas. Nesta disserta??o ser? apresentada uma ferramenta que atenua o ru?do de rolamento superficial baseada na transformada curvelet. A t?cnica consiste em decompor o sismograma em uma base de fun??es curvelets as quais s?o localizadas no tempo e na freq??ncia, al?m de incorporarem uma orienta??o angular. Tais caracter?sticas permitem a constru??o de um filtro curvelet que leva em considera??o a localiza??o do ru?do em escalas, limiares de corte dos coeficientes curvelets e dos ?ngulos no sismograma. O m?todo foi testado com dados reais e os resultados obtidos foram muito bons

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ErnestoVBa_DISSERT.pdf: 9825397 bytes, checksum: 732b67b111fb317d406c771240e47d87 (MD5) Previous issue date: 2009-12-18 / Electrical resistive heating (ERH) is a thermal method used to improve oil recovery. It can increase oil rate and oil recovery due to temperature increase caused by electrical current passage through oil zone. ERH has some advantage compared with well-known thermal methods such as continuous steam flood, presenting low-water production. This method can be applied to reservoirs with different characteristics and initial reservoir conditions. Commercial software was used to test several cases using a semi-synthetic homogeneous reservoir with some characteristics as found in northeast Brazilian basins. It was realized a sensitivity analysis of some reservoir parameters, such as: oil zone, aquifer presence, gas cap presence and oil saturation on oil recovery and energy consumption. Then it was tested several cases studying the electrical variables considered more important in the process, such as: voltage, electrical configurations and electrodes positions. Energy optimization by electrodes voltage levels changes and electrical settings modify the intensity and the electrical current distribution in oil zone and, consequently, their influences in reservoir temperature reached at some regions. Results show which reservoir parameters were significant in order to improve oil recovery and energy requirement in for each reservoir. Most significant parameters on oil recovery and electrical energy delivered were oil thickness, presence of aquifer, presence of gas cap, voltage, electrical configuration and electrodes positions. Factors such as: connate water, water salinity and relative permeability to water at irreducible oil saturation had low influence on oil recovery but had some influence in energy requirements. It was possible to optimize energy consumption and oil recovery by electrical variables. Energy requirements can decrease by changing electrodes voltages during the process. This application can be extended to heavy oil reservoirs of high depth, such as offshore fields, where nowadays it is not applicable any conventional thermal process such as steam flooding / O Aquecimento El?trico Resistivo (AER) ? um m?todo t?rmico usado para aumentar a recupera??o de petr?leo. Este aumenta a vaz?o de ?leo e conseq?entemente a recupera??o de petr?leo devido ao aumento de temperatura promovida pela passagem de corrente el?trica na zona de interesse. O AER tem algumas vantagens sobre m?todos t?rmicos conhecidos, como inje??o cont?nua de vapor, por apresentar baixa produ??o de ?gua, podendo ser aplicado a reservat?rios com diversas caracter?sticas e diversas condi??es iniciais. Um software comercial foi usado para testar v?rios casos usando um reservat?rio homog?neo semi-sint?tico com algumas caracter?sticas encontradas em reservat?rio da bacia sedimentar do Nordeste Brasileiro. Foi realizada uma an?lise de sensibilidade dos par?metros de reservat?rio, tais como: espessura da zona de ?leo, presen?as de capa de g?s e de aq??fero e satura??o de ?leo, na recupera??o de ?leo e consumo de energia el?trica. V?rios casos foram testados usando vari?veis el?tricas consideradas mais importantes no processo, tais como: tens?o, configura??es el?tricas e posi??es dos eletrodos. Os resultados mostram que os par?metros de reservat?rio foram significativos no sentido de aumentar a recupera??o de ?leo e a demanda de energia em cada reservat?rio. Os par?metros mais significativos na recupera??o de ?leo e no consumo de energia foram: a espessura da zona de ?leo, presen?as de capa de g?s e de aq??fero, as configura??es el?tricas e a posi??o dos eletrodos. Fatores como: satura??o irredut?vel de ?gua, salinidade da ?gua e a permeabilidade relativa da ?gua na satura??o residual de ?leo tiveram pouca influ?ncia na recupera??o de ?leo, mas tiveram uma influ?ncia maior na demanda de energia. Foi poss?vel otimizar o consumo de energia com a recupera??o de ?leo usando as vari?veis el?tricas. Estas aplica??es podem ser estendidas para reservat?rios de ?leo pesado e de grande profundidade, como em campos mar?timos (offshore), onde atualmente n?o ? poss?vel o uso de m?todos t?rmicos convencionais de recupera??o, como a inje??o de vapor

O biodiesel tem sido amplamente utilizado como uma fonte de energia renovável, que contribui para a diminuição de demanda por diesel mineral. Portanto, existem várias propriedades que devem ser monitoradas, a fim de produzir e distribuir biodiesel com a qualidade exigida. Neste trabalho, as propriedades físicas do biodiesel, tais como massa específica, índice de refração e ponto de entupimento de filtro a frio foram medidas e associadas a espectrometria no infravermelho próximo (NIR) e espectrometria no infravermelho médio (Mid-IR) utilizando ferramentas quimiométricas. Os métodos de regressão por mínimos quadrados parciais (PLS), regressão de mínimos quadrados parciais por intervalos (iPLS), e regressão por máquinas de vetor de suporte (SVM) com seleção de variáveis por Algoritmo Genético (GA) foram utilizadas para modelar as propriedades mencionadas. As amostras de biodiesel foram sintetizadas a partir de diferentes fontes, tais como canola, girassol, milho e soja. Amostras adicionais de biodiesel foram adquiridas de um fornecedor da região sul do Brasil. Em primeiro lugar, o pré-processamento de correção de linha de base foi usado para normalizar os dados espectrais de NIR, seguidos de outros tipos de pré-processamentos que foram aplicados, tais como centralização dos dados na média, 1 derivada e variação de padrão normal. O melhor resultado para a previsão do ponto de entupimento de filtro a frio foi utilizando os espectros de Mid-IR e o método de regressão GA-SVM, com alto coeficiente de determinação da previsão, R2Pred=0,96 e baixo valor da Raiz Quadrada do Erro Médio Quadrático da previsão, RMSEP (C)= 0,6. Para o modelo de previsão da massa específica, o melhor resultado foi obtido utilizando os espectros de Mid-IR e regressão por PLS, com R2Pred=0,98 e RMSEP (g/cm3)= 0,0002. Quanto ao modelo de previsão para o índice de refração, o melhor resultado foi obtido utilizando os espectros de Mid-IR e regressão por PLS, com excelente R2Pred=0,98 e RMSEP= 0,0001. Para esses conjuntos de dados, o PLS e o SVM demonstraram sua robustez, apresentando-se como ferramentas úteis para a previsão das propriedades do biodiesel estudadas / Biodiesel has been widely used as a renewable energy source which contributes to the mineral diesel decrease demand. Therefore, there are several properties that must be monitored in order to produce and distribute biodiesel with the required quality. In this work, the biodiesel physical properties such as specific mass, refractive index and cold filter plugging point were measured and associated with near infrared spectroscopy (NIR) and mid-Infrared spectroscopy (mid-IR) spectra using chemometric tools. The Partial Least Squares Regression (PLS), Interval Partial Least Squares Regression (iPLS), and Support Vector Machines Regression (SVM) with variable selection by Genetic Algorithm (GA) methods were used to model the aforementioned properties. The biodiesel samples were synthesized from different sources such as canola, sunflower, corn, and soybean. Additional biodiesel samples were purchased from a Brazil South Region supplier. Firstly, the preprocessing baseline correction was used to normalize the NIR spectral data, following others preprocessing types were applied in such as the mean center, the first derivative and standard normal variate. The best result for predicting the cold filter plugging point was using Mid-IR spectra and GA-SVM regression method, with high coefficient determination of prediction, R2Pred = 0.94 and low value of the Root Mean Square Error of Prediction, RMSEP (C) = 0.7. For the specific mass prediction model, the best result was obtained using the Mid-IR spectrums and PLS regression, with the R2Pred = 0.98 and RMSEP (g/cm3) = 0.0002. As for a prediction model for the refractive index, the best result was obtained using the Mid-IR spectrums and PLS regression, with the R2Pred = 0.98 and RMSEP = 0.0001. For these datasets, the PLS and SVM models demonstrated theirs robustness, presenting themselves as useful tools for the biodiesel properties prediction studied

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A velocidade do som é uma propriedade que vem sendo cada vez mais utilizada em diferentes áreas tecnológicas. Além disso, a velocidade do som é uma propriedade termodinâmica que está associada a outras propriedades do meio como a compressibilidade isentrópica e isotérmica, entre outras. Neste contexto, muitos estudos foram realizados a fim de obter modelos precisos que possam representar fielmente a velocidade do som, sendo observados desvios absolutos médios entre 0,13 e 24,8%. Neste trabalho, um banco de dados de velocidade do som e massa específica à pressão atmosférica de n-alcanos, alcanos ramificados, n-alcenos, aromáticos, alcoóis, éteres e ésteres, foram compilados da literatura aberta. Utilizando estes dados e baseando-se no modelo de Wada por contribuição de grupo recentemente proposto, foi desenvolvido um novo modelo por contribuição atômica para predizer a velocidade do som de todas as famílias dos compostos investigados neste trabalho. É mostrado que o modelo proposto é capaz de prever a velocidade do som para os compostos destas famílias com desvios próximos da incerteza experimental calculada a partir de diferentes dados da literatura. Este trabalho também discute o efeito da ramificação das cadeias na constante Wada, ressaltando a importância de novas medições para este tipo de compostos. Além disso, observou-se que a literatura necessita de mais dados experimentais de velocidade do som, à pressão atmosférica e diferentes temperaturas para substâncias puras presentes em biodiesel e bio-óleo de pirólise rápida. Neste contexto, o presente trabalho fornece novos dados experimentais de velocidade do som e massa específica de cinco ésteres metílicos de ácidos graxos, também conhecidos como FAMEs, (caprilato de metila, caprato de metila, palmitato de metila, estearato de metila e linoleato de metila), e sete componentes puros presentes em bio-óleo de pirólise à pressão atmosférica, de vários fenóis (fenol, o-, m- e p-cresol), dois éteres fenólicos (2-metoxifenol e eugenol) e um éster fenólico (salicilato de metila), a temperaturas de (288,15-343,15) K. O modelo preditivo de Wada atômico foi utilizado para calcular a velocidade do som dos FAMEs estudados neste trabalho, e os desvios foram comparados com o modelo de Wada por contribuição de grupo. O modelo atômico de Wada foi utilizado para prever a velocidade do som dos componentes puros presentes no bio-óleo de pirólise rápida experimentalmente estudados nesta dissertação. Além disso, os dados de massa específica e velocidade de som foram correlacionados com o modelo de Prigogine-Flory-Patterson (PFP). As propriedades foram bem representadas pelo modelo PFP, no entanto, para a velocidade do som o modelo apresenta desvios sistemáticos na dependência com a temperatura. O desempenho do modelo preditivo de Wada atômico foi considerado satisfatório, devido os desvios observados serem compatíveis ou até menores do que os desvios típicos obtidos na literatura com outros modelos correlativos para o cálculo da velocidade do som de outras substâncias / Speed of sound is a property that is being increasingly used in different technological areas. Furthermore, the speed of sound is a thermodynamic property which is associated with other properties of the medium, such as isentropic and isothermal compressibility, among others. In this context, many studies were carried out to obtain accurate models that can faithfully represent the speed of sound, with average absolute deviations between 0.13 and 24.8%. In this work a database of speed of sound and density at atmospheric pressure for n-alkanes, branched alkanes, n-alkenes, aromatics, alcohols, ethers and esters were collected from the open literature. Using these data a Wada group contribution model recently proposed was used as basis for the development of a new atomic contribution model to predict speed of sound for all families of compounds investigated in this work. It is shown that the proposed model is able to predict the speed of sound for compounds of these families with deviations close to the experimental reproducibility. This work also discusses the effect of branching on the Wadas constant, pointing out the importance of new measurements for this type of compounds. It was also observed that the literature needs more experimental data of speed of sound at atmospheric pressure and different temperature for pure compounds present in biodiesel and fast pyrolysis bio-oil. In this context, this work provides new experimental data of speed of sound and density for five Fatty Acid Methyl Esters, also know FAMEs, (Methyl Caprylate, Methyl Caprate, Methyl Palmitate, Methyl Stearate and Methyl Linoleate), and seven pure components of pyrolysis bio-oil at atmospheric pressure for several phenols (phenol, o-, m- and p-cresol), two phenolic ethers (2-methoxyphenol and eugenol) and one phenolic ester (methyl salicylate) at temperatures ranging from (288.15 to 343.15) K. The predictive atomic Wada model was used to calculate speed of sound of FAMEs studied in this work, and the deviations were compared with group contribution Wada model. An extension of atomic Wada model was used to predict the speed of sound of pure compounds of fast pyrolysis bio-oil experimentally studied in this thesis. Furthermore, data of densities and speed of sound are correlated with the Prigogine-Flory-Patterson (PFP) model. The properties are well described by the PFP model, however the model presents a systematical deviation on the temperature dependency of the speed of sound. The performance of the predictive atomic Wada model was very satisfactory because its deviations are comparable to, or better than, those obtained in the literature with other models

Submitted by Regina Correa (rehecorrea@gmail.com) on 2016-09-21T13:34:29Z No. of bitstreams: 1 DissLM.pdf: 2911132 bytes, checksum: 362b734e96e18d3619903ec85dba4bb5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:32:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLM.pdf: 2911132 bytes, checksum: 362b734e96e18d3619903ec85dba4bb5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-23T18:33:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissLM.pdf: 2911132 bytes, checksum: 362b734e96e18d3619903ec85dba4bb5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-23T18:33:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLM.pdf: 2911132 bytes, checksum: 362b734e96e18d3619903ec85dba4bb5 (MD5) Previous issue date: 2016-03-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The use of a simplified consolidated bioprocess for the conversion of biomass using enzymes produced in-house (integrated into the process of converting lignocellulosic biomass) may enable significant increases in the production of bioethanol, without the need for expansion of cultivated area. With this motivation, the present work had as objective the study of the steps of production of (hemi)cellulases by solid-state fermentation (SSF) and the use of whole fermentation medium (WFM) for saccharification of biomass and subsequent alcoholic fermentation within the context of a consolidated bioprocess for the 2G ethanol production. To this end, firstly, the selection of the cultivation conditions for the production of enzymes directly using the sugarcane bagasse pretreated by steam explosion (SEB) as SSF substrate was studied. Thus, different fungi were cultivated in isolation and in co-cultivation, including the study of the use of wheat bran and lactose as inducers in the production of enzymes. In order to optimize the enzymatic hydrolysis (EH) step with the WFM from SSF, it was evaluated the influence of the operating parameters and the use of soy protein, Tween 80, PEG 1500 and bovine serum albumin (BSA) as additives. Finally, the alcoholic fermentation step was performed for the selected condition for the overall validation of this bioprocess. The results obtained in the conditions which maximize the production of enzymes, using SEB as substrate, were: addition of lactose at 0.075 g/g of substrate and wheat bran in the mass ratio 1:1 relative to the substrate, which led to an increase of activity of 73% for beta-glucosidase, 67% for endoglucanase, and 72% for xylanase, compared to the control condition using SEB as the substrate, without the presence of lactose or wheat bran. Cultivations under SSF followed by the EH step with the WFM showed that the co-cultivation were, in most cases, better in the conversion of SEB into fermentable sugars. The co-cultivation that presented the best result when compared to the best-isolated cultivation of Aspergillus niger was the Trichoderma reesei with Aspergillus oryzae, which has promoted an increase of 47% in the glucose production. The evaluation of operating parameters (pH, temperature and stirring) during the enzymatic hydrolysis step with the WFM from SSF showed that the saccharification process performed under the condition of pH 4.8, 200 RPM and 50 °C presented the best conversion of lignocellulosic biomass. This operational condition is the same already used in the conventional process of enzymatic hydrolysis with commercial extract enzymes. The addition of additives (soy protein and Tween 80) improved the saccharification process, whereas the addition of soy protein (0.5% w/v) lead to a 50% increase in glucose release. The alcoholic fermentation carried out for validating the overall integration process at the best condition of cultivation /hydrolysis gave a yield of 83.5% of the theoretical yield and volumetric productivity of ethanol (QP) 4.77 g/L.h. These results show that all process steps can be performed sequentially in the same reactor, thus denoting the proposed consolidated bioprocess. / A utilização de um bioprocesso consolidado simplificado para a conversão de biomassa usando enzimas produzidas in-house (integrada ao processo de conversão da biomassa lignocelulósica) pode possibilitar incrementos significativos na produção de bioetanol, sem a necessidade de expansão da área cultivada. Com esta motivação, o presente trabalho teve como objetivo o estudo das etapas de produção de (hemi)celulases por fermentação em estado sólido (FES) e a utilização do meio fermentado integral (MFI) para sacarificação da biomassa e posterior fermentação alcoólica, dentro do contexto de um bioprocesso consolidado para a produção de etanol 2G. Para este fim, primeiramente, foi estudada a seleção das condições de cultivo para a produção de enzimas usando diretamente o bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado por explosão a vapor (BEX) como substrato da FES. Assim, diferentes fungos foram cultivados de forma isolada e em cocultivo, incluindo o estudo de farelo de trigo e lactose como indutores na produção de enzimas. Para otimizar a etapa de hidrólise enzimática (HE) com o MFI da FES, avaliou-se a influência dos parâmetros operacionais e o uso de proteína de soja, Tween 80, PEG 1500 e albumina de soro bovino (BSA) como aditivos. Por fim, para a melhor condição foi realizada a etapa de fermentação alcoólica para a validação global deste bioprocesso. Os resultados obtidos para as condições que maximizam a produção de enzimas, utilizando o BEX como substrato, foram: inserção de lactose na concentração de 0,075 g/g de substrato e farelo de trigo na proporção 1:1 em massa em relação ao substrato, o que levou a um aumento de atividade de 73% para betaglicosidase, 67% para endoglucanase e 72% para xilanase, em relação à condição controle utilizando apenas BEX como substrato, sem a presença de lactose ou farelo. Os cultivos em FES seguidos pela etapa de HE com o MFI mostrou que os cocultivos foram, na maioria dos casos, melhores na conversão do BEX a açúcares fermentescíveis. O cocultivo que apresentou o melhor resultado quando comparado ao melhor cultivo isolado de Aspergillus niger foi o de Trichoderma reesei com Aspergillus oryzae, o qual promoveu um aumento de 47% na produção de glicose. A avaliação dos parâmetros operacionais (pH, temperatura e agitação) durante a etapa de hidrólise enzimática com o MFI da FES mostrou que o processo de sacarificação realizado sob a condição de pH 4,8, 200 rpm e 50 ºC apresentou a melhor conversão da biomassa lignocelulósica. Essa condição operacional é a mesma já empregada no processo convencional de HE com extrato comercial de enzimas. A utilização de aditivos (proteína de soja e Tween 80) melhorou o processo de sacarificação, sendo que a adição da proteína de soja (0,5%, m/v) promoveu um aumento de 50% na liberação de glicose. Assim, realizou-se a fermentação alcoólica para a validação do processo global de integração para a melhor condição do conjunto cultivo/hidrólise, obtendo-se um rendimento de etanol de 83,5% do rendimento teórico e uma produtividade volumétrica de etanol (QP) de 4,77 g/L.h. Esses resultados permitiram a validação do bioprocesso consolidado proposto, indicando que todas as etapas podem ser realizadas sequencialmente no mesmo reator.