Orientadores: Pablo Cesar Cadavid Perez, Ennio Peres da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T23:16:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CadavidPerez_PabloCesar_M.pdf: 7917924 bytes, checksum: b9f856e4bbec32b1fe5889e8b04b4cc2 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Devido às constantes crises no mundo causadas pela dependência do petróleo tem-se buscado diversificar as fontes primárias energéticas, tais como, energia solar, eólica, hidráulica e biomassa. Além disso, é cada vez maior a preocupação com a contaminação atmosférica que constitui um dos problemas decorrentes do intenso uso do petróleo. Entre as alternativas que apresentam um interesse crescente está a exploração do gás gerado em aterros sanitários que tem uma composição média em massa de 50% de metano, 40% de gás carbônico e 10% de outros gases. No país, os aterros são ricos em resíduos orgânicos, o que contribui para formação de grandes quantidades de metano; porém, atualmente os gases são queimados sem qualquer tipo de aproveitamento energético. Do ponto de vista ambiental, as emissões gasosas de aterros sanitários contribuem para o aquecimento global do planeta com alguns gases apresentando alto grau de toxicidade, mau cheiro, perigo de explosão, além de outros riscos. Assim, o objetivo desta pesquisa é apresentar o Projeto Conceitual e Análise Técnico-Econômica preliminar para o aproveitamento do gás gerado em aterros sanitários, utilizando pilhas a combustível na produção de energia elétrica e térmica, levando também à diminuição da poluição atmosférica. O projeto inclui uma concepção de um Sistema Integrado inovador na área de aproveitamento de biogás, que consiste na exploração conjunta da Unidade Receptora e de Tratamento de Resíduos (URTR), Complexo Delta, do Município de Campinas/SP e da Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), Piçarrão, do mesmo Município. Nessa integração, além da geração de energia elétrica e térmica, é possível a exploração do gás carbônico para neutralização de esgoto alcalino, por meio de um Reator de Neutralização de Esgoto Alcalino (RNEA) e a utilização dos lodos gerados nos biodigestores da ETE como material de cobertura na UR TR. A determinação do potencial de gás aproveitável é obtida por meio de métodos de cálculo e dados, teóricos e experimentais, utilizando o valor total de resíduos domiciliares e comerciais, depositados na URTR e sua composição percentual. Utilizando a análise termodinâmica das reações de fermentação e combustão tem-se que o volume gerado de CH4 por ano é VCH4 = 149,1 l/kg. Pela análise das reações de biodegradação, tem-se que o volume total de gases é VTOTAL = 287,7 l/kg. Comparando VTOTAL com VCH4, pode ser confirmado que a composição de CH4 está entre 50 e 65%, valores médios encontrados na literatura. Pela análise da cinética das reações foi calculado um fator de eficiência de biodegradação entre 46,6 e 55,4%, sendo que estes valores também correspondem com valores teóricos. O potencial total de gás aproveitável calculado teórica e experimentalmente para 190.000 ton/ano de resíduos foi de 16,7 milhões m3/ano, assumindo 60% de extração de gases. O potencial energético total real do aterro utilizando PAFC's é de 2,32 MW. Concluiu-se que existe viabilidade técnica para implantação do sistema, o qual será economicamente atraente a médio-longo prazo em dependência do avanço da tecnologia de pilhas a combustível e das mudanças políticas e econômicas do setor energético do país / Abstract: Due to the constants crises in the world caused by the dependence of the petroleum many researches have been done in order to diversify the energy primary sources, such as, solar energy, wind energy, hydraulic energy and biomass energy. Besides, it is every time larger the concern with the atmospheric contamination. Among the alternatives that present a growing interest it is the exploration of the gas generated in landfill that has a medium composition of 50% of methane, 40% of carbon gas and 10% of other gases. In the country, the landfill is rich in organic residues, what contributes to formation of great amounts of methane; however, now the gases are burned without any type of energy use. Of the environmental point of view, the gaseous emissions of landfill contribute to the global heating of the planet with some gases presenting high toxicity degree, bad smell and explosion danger, besides other risks. Like this, the objective of this research is to present the Conceptual Project and preliminary Technician-economical Analysis for the use of the gas generated in landfill, using fuel cell in the electric and thermal energy production, also taking to the decrease of the atmospheric pollution. The project includes a conception of a SYSTEM INTEGRATED innovative in the area of biogas use that consists of the united exploration of the Landfill Complexo Delta (URTR), of the Municipal district of Campinas/SP/Brazil and of the Waste Water Treatment Station (ETE), Piçarrão, of the same Municipal district. In that integration, besides the electric power generation and thermal, it is possible the exploration of the carbon gas for neutralization of alkaline waste water, through a Neutralization Reactor (RNEA) and the use of the sludge generated in the biodigestors of ETE as covering material in URTR. In order to evaluate the energetic potential of this system, the amount of profitable gas was calculated, using different theoretical and experimental methodologies. Using the thermodynamic analysis of the fermentation reactions and combustion was calculated the generated volume of CH4 a year (VCH4 = 149.1 l/kg). For the analysis of the biodegradation reactions was calculated the total volume of gases (VTOTAL = 287.7 l/kg). Comparing VTOTAL with VCH4, it can be confirmed that the composition of CH4 is in the strip between 50 and 65%, medium values found in the literature. For the analysis of the kinetics of the reactions a factor of biodegradation efficiency is calculated between 46.6 and 55.4%, that you/they are also values found in the literature. The total theoretical and experimental potential of profitable gas for 190,000 ton/year of residues and assuming 60% of extraction of gas is 16.7 million m3/year. The total potential energy of the landfill using the PAFC is 2.32 MW. It was concluded that technical viability exists for implantation the fuel cell system, which will be economically attractive the medium-long period in dependence of the progress about fuel cell technology and political and economical changes of the energy section in the country / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Jose Tomaz Vieira Pereira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T20:57:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ValdesBorrero_ManuelAntonio_D.pdf: 14654842 bytes, checksum: 7ab15dec824dd24c477b601a08308617 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Neste trabalho é apresentado um método de avaliação do relacionamento entre a produção de álcool combustível e o meio ambiente. A qualidade desse relacionamento e o conceito de eficiência ambiental são representados em forma de índice. Esse índice expressa a relação entre os resultados econômicos e a demanda de recursos naturais tomando como base os indicadores das atividades desenvolvidas em três usinas produtoras de álcool combustível no Estado de São Paulo. O indicador de desempenho ambiental médio para uma determinada atividade foi adotado como sendo o valor médio da atividade nas três usinas ou quando disponível, aquele da literatura especializada. A técnica estatística de Analise de Correspondência foi utilizada para explicitar o relacionamento entre a produção de álcool e parâmetros selecionados de eficiência ambiental. Esta técnica demonstrou ser uma poderosa ferramenta de gerenciamento. Nenhuma das três usinas analisadas alcançou o nível alto de eficiência ambiental em todos os parâmetros / Abstract: This work presents a method to appraisal the relationships between fuel alcohol production and the environment. The quality of these relationships and the concept of the environmental efficiency are represented in the form of an index. This index express the relationship between the economic results and the use of the natural resources, taking into account the performance of the activities of three plants of alcohol fuel in the Sao Paulo State. The average environmental performance indicator for an activity was considered as the average value achieved in this activity in the three mills analyzed or was getting ftom the specialized bibliography. The statistical technique of Correspondence Analysis was used to explain the relationships between the plants of fuel alcohol and the selected parameters of environmental efficiency. It was proved to be a powerful management tool. None of the three analyzed mills reached the highest performance factor in alI of the parameters / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

O processo de sinterização de pastilhas de UO2-Gd2O3 tem sido investigado devido à sua importância na indústria nuclear e ao comportamento complexo durante a sinterização. A sinterização é bloqueada a partir de 1300°C, quando a densificação é deslocada na direção de maiores temperaturas e a densidade final obtida é diminuída. Esta pesquisa contempla o desenvolvimento de combustíveis nucleares para reatores de potência visando aumentar a sua eficiência no núcleo do reator através da elevação da taxa de queima. Foi estudado o uso do Gd2O3 de tamanho nanométrico, na faixa de 10 a 30nm, o qual foi adicionado ao UO2, visando verificar a possibilidade de evitar-se o característico bloqueio da sinterização devido ao efeito Kirkendall observado em pesquisas anteriores. As amostras foram produzidas por meio da mistura mecânica a seco dos pós de UO2 e de 7% Gd2O3 (macroestruturado e nanométrico). Os pós foram compactados e as pastilhas foram sinterizadas a 1700°C sob atmosfera de H2. Os resultados indicam que o característico bloqueio da sinterização no sistema UO2-Gd2O3 macroestruturado, que ocorre na faixa de temperatura de 1300-1500°C, retardando a densificação, foi observado de forma menos intensa quando o Gd2O3 nanométrico foi utilizado, ocorrendo à temperatura de 900°C, e facilitando a densificação posterior. Os ensaios dilatométricos indicaram uma retração de 22, 18 e 20% respectivamente nas pastilhas de UO2, UO2-7%Gd2O3 macro e UO2-7% Gd2O3nanométrico. Foi verificada uma retração 2% maior quando o Gd2O3 nanométrico foi utilizado quando comparada com a obtida com o uso do Gd2O3 macro, usado comercialmente, resultando em pastilhas com densidade adequada para uso como combustível nuclear. / The sintering process of UO2-Gd2O3 pellets has been investigated in this work for its importance in the nuclear industry and for its complex behavior during sintering. Sintering blockage occurs from 1300ºC upwards, when densification is shifted toward higher temperatures and the final density obtained is decreased. This research includes the development of nuclear fuel for power reactors in order to increase its efficiency inside the reactor core by raising the burnup. The use of nanosized Gd2O3 was studied in the range from 10 to 30nm, which was added to UO2, trying to verify the occurrence of characteristic sintering blockage due to Kirkendall sintering effect observed in previous research. The samples were produced by dry mechanical mixture of UO2 powder and 7% Gd2O3 (macro- and nanostructured). The powders were compacted and the pellets were sintered at 1700ºC under H2 atmosphere. These results indicate that the characteristic blockage during sintering in macrostructured system UO2-Gd2O3 occurred in the temperature range of 1300-1500ºC, which slows down the densification. It was observed a less intense effect when using the nanostructured Gd2O3; it took place at the temperature of 900ºC, then facilitating to get an additional densification. The dilatometric tests indicated shrinkage of 22, 18 and 20% respectively in UO2 pellets, macrostructured UO2-7% Gd2O3 and nanostructured UO2-7%Gd2O3. We detected 2% higher shrinkage, when nanostructured Gd2O3 was used instead of macrostructured Gd2O3, which is used commercially. Then, the nanostructured results showed more adequate density for nuclear fuel usage.

CSZ. Os pós cerâmicos foram caracterizados por picnometria a hélio, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão, termogravimetria, calorimetria diferencial exploratória, granulometria por espalhamento de laser e adsorção gasosa (BET). Por sua vez, a avaliação dos compactos sinterizados foi feita por técnicas de medidas de densidade, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica, impressão Vickers e espectroscopia de impedância. A partir dos resultados obtidos, concluiu-se que a adição de alumina em zircônia estabilizada com 9 mol% de ítria na fase cúbica promove, nos pós cerâmicos, elevação da área superficial específica, desaglomeração e redução da cristalinidade dos óxidos, exigindo tratamentos térmicos mais energéticos para atingir elevada densidade. Em relação aos produtos sinterizados, verificou-se que a rota adotada confere homogeneidade microestrutural ao compósito, e que a adição de alumina restringe o crescimento dos grãos, eleva a dureza e tenacidade à fratura e contribui para o aumento da condutividade iônica total, apesar do decréscimo na condutividade dos grãos. Estes resultados mostraram que, para aplicação como eletrólito sólido, a adição de até 5 % de alumina, em massa, na matriz de zircônia estabilizada na fase cúbica eleva consideravelmente a tenacidade à fratura e a condutividade iônica do compósito, se comparada às cerâmicas de zircônia estabilizada com ítria na fase cúbica. / The global warmness and the necessity to obtain clean energy from alternative methods than petroleum raises the importance of developing cleaner and more efficient systems of energy generation, among then, the solid oxide fuel cell (SOFC). Cubic stabilized zirconia (CSZ) has been the most studied material as electrolyte in SOFC, due to its ionic conductivity and great stability at operation conditions. However, its low fracture toughness difficults its application as a thin layer, what could lead to an improvement of cell efficiency. In this sense, the alumina addition in CSZ forms a composite, which can shift its mechanical properties, without compromising its electrical properties. In this work, coprecipitation synthesis route and ceramic processing of zirconia-alumina composites were studied, in order to establish optimum conditions to attain high density, homogeneous microstructure, and better mechanical properties than CSZ, without compromising ionic conductivity. For this purpose, composites containing up to 40 wt % of alumina, in a 9 mol % yttria-stabilized zirconia (9Y-CSZ) matrix were evaluated. In order to optimize the synthesis of the composites, a preliminary study of powder obtaining and processing were carried out, at compositions containing 20 wt % of alumina, in 9Y-CSZ. The ceramic powders were characterized by helium picnometry, X-ray diffraction, scanning electronic microscopy, transmission electronic microscopy, thermogravimetry, differential scanning calorimetry, granulometry by laser diffraction and gas adsorption (BET). The characterization of sinterized compacts were performed by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, optical microscopy, density measurements, Vickers indentation and impedance spectroscopy. The obtained results show that the alumina adition, in the 9Y-CSZ matrix powders, raises the specific surface area,promotes deagglomeration of powders and elevates the oxides crystallization temperature, requiring higher energetic thermal treatments to attain high densities. In relation to the sintered products, it was confirmed the excellent homogeneity and crystallinity of microstructure provided by the chosen route, the restriction of grain growth by alumina addition, raise of hardness and fracture toughness, and higher ionic conductivity, even tough a lower bulk conductivity. These results indicate that the addition of 5 wt % alumina in CSZ matrix allows the application of this material as solid oxide fuel cell electrolytes, due to its better fracture toughness and ionic conductivity, compared to yttria-stabilized cubic zirconia ceramics.

Essa dissertação dedica-se ao estudo de instabilidades cinéticas em células a combustível de membrana trocadora de prótons (PEMFC, do inglês proton exchange membrane fuel cell). As PEMFC apresentam baixíssima perda por polarização quando operadas com H2. Contudo, quando o processo de produção de H2 se dá por reforma catalítica de hidrocarbonetos, CO está presente em níveis inaceitáveis para PEMFC equipada com ânodo de Pt/C. Dentre as propostas para superar esse problema, ligas bimetálicas de Pt têm se mostrado uma alternativa promissora para tornar a célula mais tolerante à CO. Além disso, é plausível que um comportamento dinâmico surja nesse tipo de sistema eletroquímico, devido à interação de fatores como transferência de massa, corrente, potencial do eletrodo e a presença de um veneno catalítico, nesse sistema o CO, que pode ser uma impureza do H2 ou um intermediário de reação (em células a combustível alimentadas diretamente com metanol, ácido fórmico ou etanol). Uma das motivações em se estudar tais instabilidades cinéticas é que uma célula a combustível operando em regime oscilatório pode resultar em um desempenho superior, uma vez que a limpeza auto-organizada da superfície previne que o ânodo seja completamente envenenado por CO. Nesse contexto, estudou-se a emergência de instabilidades cinéticas em PEMFC operando com ânodo de Pd-Pt/C ou Pd/C durante a oxidação de H2 e H2/CO, assim como em célula a combustível a metanol direto (DMFC, do inglês direct methanol fuel cell) com ânodo de Pt black. Os resultados indicaram que oscilações de potencial surgem na PEMFC durante a oxidação H2/CO sobre Pd-Pt/C assim como sobre Pd/C. Acoplando as medidas de potencial com espectrometria de massas on line na saída do ânodo, investigou-se o consumo de CO e a produção de CO2 durante as oscilações. Observou-se que as oscilações de potencial levam a variações na fração molar de CO e CO2. Adicionalmente, identificou-se oscilações de potencial em DMFC, fenômeno até então não relatado na literatura. / This dissertation deals with kinetic instabilities in proton exchange membrane fuel cells (PEMFC). PEMFCs show very small polarization losses when operating with pure H2. However, when the H2 production takes place by catalytic reforming of hydrocarbons, CO is present in the fuel stream at unacceptable levels for PEMFC equipped with a Pt/C anode. Among the possibilities to overcome this problem, bimetallic Pt alloys have proven to be a promising alternative to increase CO tolerance. Furthermore, it is plausible that a dynamic behavior emerge in such electrochemical system due to the interaction of factors like mass transfer, current, potential, and the presence of a catalyst poison, for this system CO which can be a H2 impurity or a reaction intermediate (in direct methanol/formic acid/ethanol fuel cells). One of the motivations for studying kinetic instabilities is that a fuel cell operating under oscillatory regime might result in higher performance, because the self-organized cleaning of the surface prevents the anode to be completely poisoned by CO. In this context, kinetic instabilities were studied in PEMFC operating with Pt-Pd/C or Pd/C anode during the oxidation of H2 and H2/CO mixture, as well as in direct methanol fuel cell (DMFC) with Pt black anode. It was observed the emergency of potential oscillations during the H2/CO oxidation on both catalysts, Pt-Pd/C and Pd/C. By coupling the potential measurements with on line Mass Spectrometry in the anode outlet it was investigated a variation in the concentration of CO and CO2 during oscillatory dynamic. It was found that the potential oscillations lead to variations in the molar fraction of CO and CO2. Additionally, it was observed potential oscillations in DMFC, phenomenon not previously reported in the literature.

Submitted by Marcele Costal de Castro (costalcastro@gmail.com) on 2017-12-14T12:01:40Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-12-14T12:01:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1980-02 / Apresentamos neste trabalho uma versão modificada do cófigo lDX, capaz de realizar cálculos de evolução de combustível para reatores rápidos , empregando um método analítico. O código realiza, simultaneamente, os cálculos de seções de choque auto-protegidas, difusão a uma dimensão, queima de combustível, ajuste de composição crítica e simulação de recargas, simplificando grandemente os cálculos de evolução de combustível para reatores rápidos. O código foi otimizado nos aspectos de uso de memória, consumo de tempo na execução e racionalização dos dados de entrada necessários; os testes realizados demonstram o seu bom funcionamento.

Orientador : Carlos Alberto Luengo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T22:09:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FonsecaFelfli_FelixEliecer_D.pdf: 10672449 bytes, checksum: c359a6d594021c3b80133bd5298ba308 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Neste trabalho, procurou-se, através de uma abordagem multidisciplinar, identificar as principais barreiras técnicas e mercadológicas a serem debeladas para se produzir e comercializar a biomassa torrefeita. Para isto, foi desenvolvido um fomo com capacidade para torrefazer pedaços de madeira ou briquetes de biomassa em ciclos de 5 a 6 horas, operando entre 230 e 270°C. Os perfis térmicos e operacionais do fomo foram avaliados através de balanços de calor e massa. Com o intuito de identificar as possíveis aplicações da biomassa torrefeita, foram analisados os perfis de combustão e as características fisicoquímicas deste combustível. Através do estudo de mercado, identificou-se as pizzarias, as indústrias produtoras de cerâmicas e o consumidor residencial como potenciais consumidores de biomassa torrefeita. Esta pesquisa também determinou a estrutura destes mercados, assim como as características dos consumidores. Este processo de recopilação de informação de mercado foi o suporte estratégico utilizado para fazer uma análise de viabilidade técnico-econômico-financeira deste processo e definir algumas das possíveis vias para inserir o processo e os produtos da torrefação no mercado / Abstract: In this work, a multidisciplinary approach was used to study the market and technical drawbacks to manufacture and trade torrefied biomass. A batch torrefactor was developed to manufacture torrefied wood logs or briquettes, operating between 230 and 270°C in periods of 5 or 6 hours. The operating and temperature profiles were evaluated through heat and mass balances in the fumace. In order to identify possible torrefied biomass users, combustion profiles and physical-chemical characteristics were analyzed. Through a market research ceramics, pizza restaurants and domestic customers were identified as potential marketplace for torrefied biomass. Market structure and customers characteristics were studied. This marketing information was the strategy support to make a technicaleconomics-financial feasibility studyand find the possible ways to introduce torrefaction in the marketplace / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:07:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7925_1.pdf: 1184307 bytes, checksum: 2503378983f5e07ea3147d8bde83ec7f (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / O álcool combustível, por ser uma fonte renovável de energia e menos poluente que os combustíveis fósseis, está se tornando uma das principais alternativas para substituição destes. Novas tecnologias e principalmente o Protocolo de Kyoto vêm incentivando o aumento na produção e consumo do álcool. O Brasil, por ter grande capacidade de produção e suficiência nesta área, pode vir a ser um dos maiores exportadores de álcool combustível. Para isto, além de aumentar sua produtividade, o álcool produzido deve também ter uma qualidade que atenda às exigências do mercado exterior. Sendo assim, um processo de produção que seja controlado de forma eficiente, utilizando metodologias analíticas confiáveis, rápidas e que possam determinar simultaneamente vários parâmetros de qualidade é de fundamental importância. A espectroscopia na região do infravermelho próximo (NIR) e intermediário (MID), por ser rápida, não destrutiva, de relativo baixo custo e possibilitar a determinação de vários constituintes simultaneamente em um curto espaço de tempo, em conjunto com métodos quimiométricos para tratamento dos dados, vem sendo amplamente empregada no controle de processos e produtos, inclusive em usinas de produção de açúcar. Com o objetivo de caracterizar, classificar e prever algumas propriedades do álcool combustível produzido na região foram coletadas amostras de álcool etílico anidro e hidratado em três usinas de Pernambuco e uma de Sergipe e determinados 15 parâmetros de qualidade. Foram também obtidos os seus espectros na região do infravermelho próximo e intermediário. A técnica estatística multivariada de análise de componentes principais (ACP) foi empregada na análise exploratória dos dados obtidos, com o objetivo de avaliar existência de possíveis agrupamentos referentes a alguma característica específica. Os melhores resultados foram as ACP dos espectros de MID que mostraram uma melhor separação dos agrupamentos por usinas. Foi investigada a possibilidade de utilizar a espectroscopia MID como alternativa para a determinação de algumas propriedades e contaminantes do álcool combustível, através de modelos de regressão por mínimos quadrados parciais (PLS - Partial Least Squares). Os resultados para o álcool anidro não foram satisfatórios, apenas a densidade foi bem prevista, com erro de previsão comparável ao valor estimado para a precisão intermediária do método de referência. Para o álcool hidratado, parâmetros como metanol, densidade, acetato de etila, álcool n-propílico e pH, apresentaram correlações satisfatórias, sendo que para a densidade, pH e álcool n-propílico forma obtidos erros de previsão equivalentes aos valores de precisão intermediária dos métodos de referência. Além disso, foi investigada a possibilidade de utilização da espectroscopia na região MID, aliada a técnica de classificação multivariada SIMCA (Soft Independent Modeling of Class Analogies), para a identificação da fraude em que o álcool anidro é rehidratado (álcool molhado) e vendido como álcool hidratado, sem pagamento de impostos. Os resultados mostraram-se promissores para a identificação deste tipo de fraude. Através do modelo construído, nenhuma das amostras de teste foi classificada incorretamente. Entretanto, 15% foram classificadas como pertencentes às duas classes (molhado e hidratado)

Orientador: Carlos Alberto Luengo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T19:54:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FonsecaFelfli_FelixEliecer_M.pdf: 22523684 bytes, checksum: 8087d2a79d06957f0a33ea9a3f0436c3 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: No Brasil, a exploração das florestas para:fins energéticos, geralmente, é praticada de forma ineficiente e devastadora, causando sérios danos ambientais e altos custos durante o transporte, manuseio e armazenagem. Neste contexto, o principal objetivo desta pesquisa foi o estudo da torrefação como tratamento alternativo para o aproveitamento eficiente da lenha e dos resíduos de biomassa, contribuindo-se desta forma à diminuição da exploração das florestas nativas, assim como à competitividade da biomassa como energético. Para tanto, desenvolveu-se uma unidade de torrefação em nível de bancada, onde foram realizados testes de torrefação com briquetes de resíduos de cedrinho. A eficiência energética da instalação comportou-se em tomo de 80 %, com rendimentos de conversão na faixa de 40 a 94 % em função dos parâmetros de operação. Os briquetes apresentaram carateristicas favoráveis para aplicações energéticas, destacando-se os altos rendimentos energéticos (de 50 a 96 %), a baixa umidade de equilíbrio, o caráter hidrófobo, assim com reportou-se um incremento do poder calorífico cerca de 15 %. Estas caraterísticas junto ao alto grau de padronização tomam a torrefação um tratamento eficiente para o aproveitamento energético da biomassa. Foi realizado um estudo onde foram identificados os principais mercados para a biomassa torrada, assim como as potencialidades e viabilidade econômica do processo. Também, como contribuição teórica, foi proposto um modelo matemático que contribuiu à compreensão do fenômeno de torrefação da biomassa, permitindo ter critérios para o projeto e diagnóstico dos parâmetros de torrefação / Abstract: The forest exploitation for energy purposes in Brazil, is frequently practiced in an inefficient and predatory way, causing serious environmental damages and high costs during transportation, handling and storage. ln this context, the main objective of this research was to investigate the torrefaction process as an altemative and efficient treatment to biomass residues and fuewood, contributing to reduce the native forest exploitation, as well as to advance the competitiveness of biomass as an energy resource. To this end, a bench unit for biomass torrefaction was developed. The unit was evaluated using wooden briquettes as raw material reporting energy efficiency around 80 % and weight yields between 40 and 94 % depending on operation parameters. The briquettes showed good characteristics for energy applications, distinguishing themselves for high energy yields (of 50 to 96 %), low moisture contents, hydrophobic character, and also, increasing of around 15 % in high heating value. These characteristics together with high degree of standardization, make torrefaction an efficient treatment of biomass for energy purposes. A study was made in order to identify the main markets for torrefied biomass, and the economic viability of torrefaction was also studied. As a theoretical contribution, a mathematical model was developed, which contributes to the knowledge of the biomass torrefaction phenomenon, and introduces some design and diagnosis criteria / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientadores: Raymond Burnyeat Peel, Leonardo Goldstein Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-13T23:30:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_FranciscoJosedos_D.pdf: 4788856 bytes, checksum: b07b94aca68f2c5b9d2eac58b3ee20bb (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: Neste trabalho são estudados os mecanismos da queima de combustíveis vegetais em leito fluidizado borbulhante. Apresenta-se inicialmente um apanhado do desenvolvimento tecnológico da área e o "estado da arte" da pesquisa básica. Desenvolve-se a seguir o estudo experimental da distribuição de massa do combustível vegetal dentro do leito, utilizando-se para tanto um leito bidimensional transparente, sendo o combustível vegetal simulado por blocos cilíndricos de madeira, com diferentes densidades e tamanhos. Segue-se o estudo dos fatores que determinam a taxa de queima do carbono fixo dos combustíveis vegetais. Analiza-se o efeito das condições de operação do leito fluidizado borbulhante, como temperatura do leito, velocidade superficial do gás, concentração de oxigênio e granulometria dos inertes. Discute-se também o efeito das características físico-químicas dos diferentes combustíveis sobre a taxa de queima...Observação: O resumo, na íntegra poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: This thesis consists of a study of the combustion of vegetable fuels in a bubbling fluidised bed. Initially an overview of the technological development and the present situation of basic research in the area are presented. It follows an experimental study of the distribution of simulated fuel particles within the fluidised bed, using various sizes and densities of wood cilinders within transparent and bidimensionla fluidised bed...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica