Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-04Bitstream added on 2014-06-13T18:47:03Z : No. of bitstreams: 1 reis_ja_dr_guara.pdf: 3822491 bytes, checksum: c9fd5a88d775153288d737de07be90be (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho desenvolve o projeto, aqui entendido como a seleção das unidades que atendam às exigências de obtenção de eletricidade, calor e frio, e a montagem de um sistema de cogeração que usa um motor de pequeno porte associado a uma máquina de absorção e trocadores de calor que satisfarão tais exigências de uma maneira a mais econômica possível, isto é, otimizado em termos de custos. Aplicando-se um método de obtenção dos custos associados à exergia, cria-se um quadro de custos exergéticos para a obtenção de cada produto, e a soma de cada custo constitui o que chama-se de custo de manufatura exergética. O estudo demonstra que é possível aplicar esse método e identificar os pontos de deficiência de um sistema térmico como o mostrado e ,com isso, tomar medidas que venham a melhorar seu desempenho. Essa otimização física não se utiliza de conhecidos algoritmos de otimização matemática, utilizando-se de dados físicos e termodinâmicos medidos, O método permite identificar a forma operacional (basicamente a rotação do motor) que apresente os menores custos. A compreensão dos aspectos gerais da cogeração, das tecnologias envolvidas, com suas vantagens e desvantagens, torna possível aplicar a avaliação exergética associada a conceitos econômicos,e, com essa análise, tomar-se medidas que melhorem o desempenho do sistema em estudo. / This work develop the design of a cogeneration system with a small internal combustion engine coupled with an absorption refrigeration unit utilised in the production of a refrigeration effect, heating effect and electrical power generation with the utilization of exhaust waste heat, in a most possible economic way, i.e., optimized within limits of costs. By developing a method of costs associated to exergy, raises an exergetic costs for each unit, and the total costs is called manufacture exergetic cost. This study demonstrate that the appliance of this method identify the failures in the system and indicate where applies measures that improves its performance. This optimization do not utilizes mathematical algorithms, it is a physical optimization that use thermodynamics and physical data. The objective of this method is to identify the operational form that introduces the smaller cost. This compact cogeneration system have an internal combustion engine coupled with two heat exchangers and an absorption engine. The comprehension of general aspects of cogeneration technologies, its advantages and disadvantages turn possible to apply the exergetic evaluation associated with economic concepts to improve the performance of the system.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2032932 bytes, checksum: 0a9d3a6d8d6a035afe37c1d839780916 (MD5) Previous issue date: 2010-08-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work presents the mathematical models used in the simulation of an absorption refrigeration system (SRA). Two models are presented: one for permanent simulation and another for simulation in transient regime. Balance equations of mass, concentration and energy are used together with other equations that complete the system of equations. The properties of ammonia and water solution are determined allowing estimating a variety of status points of the system. The implementation of the model was made in Engineering Equation Solver-EES. The model was validated using the results obtained in the test of a commercial refrigeration system of the ROBUR. / No presente trabalho apresentam-se os modelos matemáticos utilizados na simulação de um sistema de refrigeração por absorção (SRA). Dois modelos são apresentados: um para simulação em regime permanente e outro para simulação em regime transiente. Equações de balanço de massa, concentração e energia serão utilizadas juntamente com outras equações que fazem o fechamento do sistema de equações. As propriedades da solução de amônia e água serão determinadas, possibilitando o cálculo dos diversos pontos de estados do sistema em estudo. A implementação dos modelos foi feita no Engineering Equation Solver EES. A validação do modelo foi feita através dos dados obtidos no ensaio de um sistema de refrigeração comercial da ROBUR.

Este trabalho apresenta uma avaliação comparativa de desempenho termodinâmico de sistemas térmicos em uma unidade industrial de fabricação de celulose e papel Kraft. Foram coletados dados de projeto e operação para o sistema atual de utilidades e de um novo sistema em fase de implantação. A análise exergética é utilizada como ferramenta de avaliação quantitativa e qualitativa para os principais componentes do sistema de cogeração de energia: caldeiras de força, caldeiras de recuperação química, turbinas e válvulas redutoras. Diferentes critérios de desempenho globais e relativos são determinados através de balanços simultâneos de energia e entropia (balanços exergéticos). As irreversibilidades ou entropia gerada nos sistemas são determinadas através da exergia destruída. Esta abordagem revela os principais pontos onde a energia é degradada em sua qualidade, indicando onde devem ser buscadas alternativas de otimização termoeconômica para um melhor aproveitamento dos recursos energéticos disponíveis. / This work presents a comparative evaluation from thermodynamic performance view of thermal systems in a Kraft pulp and paper mill. The design information and the data of the industrial operation were collected for the current utility system and for the new system that has been buit. The exergy analysis is applied as the quantitative and qualitative evaluation tool for the main energy conversion systems: power boilers, chemical recovery boiler, turbines and throttling valves. Different global and relatives performance criteria are estimated by simultaneous energy and entropy balances (exergy balances). The irreversibility or generated entropy in the systems is determined by the destroyed exergy. This approach reveals the places where energy quality is mainly degraded and shows where alternatives for optimization must be sought for a better use of the available energetic resources.

Na atualidade, a geração de eletricidade e a produção de etanol de segunda geração a partir de materiais lignocelulósicos se apresentam como uma alternativa de desenvolvimento tecnológico no setor sucroenergético. Não obstante, a introdução de novos processos produtivos representa um verdadeiro desafio devido à complexidade e diversidade das rotas tecnológicas alternativas que podem ser avaliadas. Além disso, existem fatores econômicos e ambientais, que devem ser considerados durante o desenvolvimento e consolidação destas novas configurações. Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia para realizar a hierarquização exergética e exergo-ambiental de processos para obtenção de etanol e eletricidade a partir da cana-de-açúcar em distintas configurações de biorrefinarias. Para este fim, dados técnicos de operação foram adotados nas rotas tecnológicas envolvidas, bem como os aspectos ambientais da utilização destes sistemas. Os modelos propostos avaliaram as rotas Convencional (Caso 1), Bioquímica (Caso 2) e Termoquímica (Caso 3), utilizando programas de simulação e ferramentas matemáticas para simular estes processos. Ainda, a integração dos processos e diferentes usos para o bagaço excedente foram estudados, junto com diversos métodos de pré-tratamento visando à otimização e hierarquização destas rotas. O resultado final indicou configurações ótimas que permitiram a hierarquização em termos do índice exergético de renovabilidade dos processos de produção das rotas analisadas. Desse modo a rota convencional otimizada apresentou a máxima eficiência exergética dos processos e, por tanto, o menor custo exergético unitário médio das plataformas avaliadas. Ao passo que a rota bioquímica foi o sistema que promoveu um incremento de 28,58 % e 82,87 % na produção de etanol, quando comparado com o Caso 1 e o Caso 3, respectivamente. Além disso, a rota termoquímica apresentou a configuração com a maior taxa de geração de eletricidade excedente (214,98 kWh/TC). Em relação aos resultados do impacto ambiental das rotas tecnológicas, encontrou-se que a configuração mais sustentável foi a plataforma bioquímica, apresentando as menores taxas de emissões globais de CO2 (131,45 gCO2/MJ produtos). / Currently, electricity generation and second-generation bioethanol production from lignocellulosic materials represent technological alternatives in the sugar-energy sector. Nevertheless, the introduction of new production processes represents a real challenge due to the complexity and diversity of the technological routes that can be evaluated. In addition, there are economic and environmental factors that must be considered during the development and consolidation of these new configurations. Accordingly, this project aims to develop a methodology to perform the exergy and exergo-environmental analysis, evaluation and ranking of processes in order to obtain ethanol and electricity from sugarcane in different biorefinery configurations. Hence, operating technical data of each technological route were adopted as well as the environmental aspects of using these systems. The proposed models assessed the Conventional (Case 1), Biochemical (Case 2) and Thermochemical (Case 3) routes using simulation programs and mathematical tools to simulate the ethanol production and electricity generation. Furthermore, the process integration and different uses for the excess bagasse were studied with various pretreatment methods aiming the optimizing and ranking of routes. The results indicated optimal settings that allowed the ranking in terms of the environmental exergy indicator \"renewability\" of the production processes for analyzed routes. In this way, the optimized conventional route presented the maximum exergy efficiency of the processes, therefore the lowest exergetic cost average of the evaluated platforms. While the biochemical route was the system that promoted an increase of 28.58 % and 82.87% in the ethanol production, when compared to Case 1 and Case 3, respectively. In addition, the thermochemical route presented the configuration with the highest power generation rate exceeding (214.98 kWh/TC). Concerning, the environmental impact results, it was found that the most sustainable configuration was the biochemical platform, which presented the lowest overall CO2 emissions rates (131.45 gCO2/MJ products).

Offshore oil platforms are used for the exploitation and production of hydrocarbons and consist of a processing plant and a utility plant. The oil and gas industry operations are energy-intensive and, in the case of offshore platforms, the need to decrease energy consumption and reduce CO2 emissions has increased. In the oil and gas industry, the ISO 50001 standard promotes the implementation of energy management systems and proposes indicators based on energy. Interestingly, after several decades of knowledge of the concept of exergy, this has not been formally implemented in the programs and strategies of the oil and gas industry organizations. In this research, the implementation of the exergy method and the carbon capture and storage strategy for the assessment of the performance of a floating, production and storage offloading units FPSO is proposed. FPSO platforms and their processing and utility plants may have different configurations depending on, among others, the reservoir characteristics and production requirements. The possible configurations can therefore be numerous. In this sense, some operation scenarios based on different well-fluid compositions and operation modes are studied. The platform models are developed and simulated using the software Aspen HYSYS®. Results show that, on average, the reduction of 88.8% in CO2 emissions is penalized with a reduction in exergy efficiency of 1.7 points. Further, results allow a better understanding of exergy and environmental performance of the FPSO. / Plataformas de petróleo offshore são utilizadas para a exploração e produção de hidrocarbonetos e consistem em uma planta de processamento e uma planta de utilidade. As operações da indústria de petróleo e gás são de energia intensiva e, no caso de plataformas offshore, é necessário cada vez mais diminuir o consumo de energia e reduzir as emissões de CO2. Na indústria de petróleo e gás, a norma ISO 50001 promove a implementação de sistemas de gestão de energia e propõe indicadores baseados em energia. Entretanto, após várias décadas de conhecimento do conceito de exergia, este não foi formalmente implementado nos programas e estratégias das organizações da indústria de petróleo e gás. Neste trabalho, propõe-se a implementação da análise exergética e a estratégia de captura e armazenamento de carbono para a avaliação do desempenho de unidades flutuantes, de produção, de armazenamento e transferência FPSO. As plataformas FPSO e suas plantas de processamento e utilidade podem ter diferentes configurações dependendo, entre outras, das características do reservatório e dos requisitos de produção. As configurações possíveis podem, portanto, ser numerosas. Neste sentido, são estudados alguns cenários de operação baseados em diferentes composições dos fluidos do poço e em três modos de operação. Os modelos de plataforma são desenvolvidos e simulados usando o software Aspen HYSYS®. Os resultados mostram que, em média, a redução de 88,8% nas emissões de CO2 é penalizada com uma redução da eficiência exergética de 1,7 pontos. Além disso, os resultados permitem uma melhor compreensão da exergia e desempenho ambiental do FPSO.

O processamento de petróleo e seus derivados é analisado pela aplicação combinada e sistemática da Primeira e da Segunda Lei da Termodinâmica, análise exergética, permitindo a localização dos principais processos destruidores da capacidade de realização de trabalho ao longo da cadeia de processamento. Após a localização das irreversibilidades, diversas opções para melhoria dos processos são avaliadas. A exergia consumida nos processos é dividida em renovável e não renovável e posteriormente repartida, junto com as respectivas emissões de CO2, entre as diversas correntes de cada unidade de processamento. Para uma repartição racional dos fluxos exergéticos e de CO2, a análise exergoeconômica foi utilizada. Um sistema, que permite interações cíclicas entre a cadeia produtiva dos principais combustíveis utilizados no Brasil e a produção de eletricidade, foi elaborado a fim de permitir uma comparação entre os diversos combustíveis levando em consideração toda a cadeia produtiva. Esta comparação está fundamentada no consumo de exergia renovável e não renovável e nas emissões de CO2. Pode-se concluir que o coque de petróleo é o combustível que mais emite CO2, em seguida, encontram-se o carvão e a gasolina. O diesel hidrotratado vem após a gasolina, devido principalmente ao consumo de hidrogênio pelo hidrotratamento. Embora o diesel convencional emita mais SOx e NOx, este diesel exige menos exergia não renovável e emite menos CO2 que o diesel hidrotratado. O hidrogênio, se produzido da forma convencional (reforma a vapor de hidrocarbonetos leves), é o combustível mais intenso em exergia não renovável e com emissão de CO2 próxima ao valor da gasolina e maior que o valor obtido para o diesel convencional. O etanol se mostra uma boa alternativa ao uso dos derivados de petróleo, mesmo considerando configurações típicas para as usinas sucroalcooleiras. / The oil processing is analyzed by the combined and systematic application of the First and Second Laws of Thermodynamics, exergy analysis, allowing the location of the processes responsable for the main destructions of work capability along the processing chain. After the location of irreversibilities, several options for improving processes efficiency are evaluated. The exergy consumed in the processes is divided into renewable and non-renewable and then distributed, along with their CO2 emissions, among the various currents of each processing unit. For a rational distribution of the exergy and CO2 flows, exergoeconomy analysis takes place. A system that allows cyclical interactions between the productive chain of the main fuels used in Brazil and electricity production, is designed to allow the comparison among different fuels taking into account the entire production chain. This comparison is based on renewable and non-renewable exergy consumption and CO2 emissions. It can be concluded that the petroleum coke is the fuel that emits more CO2 followed by coal and gasoline. The hydrotreated diesel comes after gasoline, mainly due to the consumption of hydrogen for hydrotreating. Although conventional diesel emit more NOx and SOx, this diesel requires less non-renewable exergy and emits less CO2 than hydrotreated diesel. Hydrogen, if produced in the conventional way (steam reforming of light hydrocarbons) is the fuel most intense in nonrenewable exergy consumption and has CO2 emission near the value of gasoline and higher than the value obtained for conventional diesel. Ethanol is a good alternative to the use of petroleum derived fuels, even considering typical configurations for sugarcane mills.

[pt] Esta tese tem como objetivo encorajar o desenvolvimento da tecnologia híbrida de lixo-energia e sua aplicação em países com acesso a reservas de gás natural, tal como o Brasil. O método consiste em avaliá-la por meio de uma análise integrada de indicadores de desempenho energético, exergético, econômico e ambiental. A tecnologia inclui dois ciclos integrados: um ciclo superior e um inferior que interagem por meio de uma caldeira de recuperação. O lixo urbano não reciclável, in natura, alimenta o ciclo inferior na caldeira de lixo enquanto o gás natural alimenta o ciclo superior na turbina a gás. O objetivo da modelagem destes sistemas consiste em propor um layout de máxima eficiência aliado a um custo acessível de produção de eletricidade/tratamento do lixo, o que é atingido com um design otimizado. O desempenho termodinâmico mais eficiente é proporcional ao percentual de gás natural, isto é, quanto maior a quantidade de lixo em relação ao gás, menos eficiente é a planta, uma vez que o lixo tem menor poder calorífico. Portanto, o desafio é buscar uma maior eficiência com maior percentual de lixo, aliando também o aspecto custo. De uma forma geral, dois cenários coexistem no mundo atual, o dos países desenvolvidos e o dos países em desenvolvimento. Os primeiros possuem inúmeras aplicações de usinas não híbridas, poucas reservas próprias de gás natural e enfrentam redução na produção de lixo, causando a sub-utilização dos sistemas. Esta tese traz uma análise completa de potenciais alternativas para re-potenciamento de plantas sub-utilizadas, demonstrando o quão pior é o seu desempenho em comparação com o ciclo otimizado. Nos países em desenvolvimento ocorre o inverso: há crescente geração de resíduos, reservas pouco exploradas de gás natural e nenhuma usina lixo-energia. Portanto, existe um grande potencial para implantação de usinas híbridas, as quais, conforme a tese demonstra, são uma alternativa muito mais razoável do que implantar usinas convencionais não híbridas. / [en] This thesis aims to foster the development of hybrid waste-energy technology and its application in countries with access to natural gas reserves, such as Brazil. The method consists of evaluating it through an integrated analysis of energy, exergy, economic and environmental indicators. The investigated system consists of a topping and a bottoming cycle integrated through a heat recovery boiler. Raw non-recyclable urban waste feeds the waste boiler while natural gas feeds a gas turbine. The goal is to propose a cycle with high efficiency able to generate electricity/treat waste within affordable costs, which is achieved with an optimized design. The cycle s performance is proportional to the share of natural gas thermal input, that is, the greater the amount of waste the lower the efficiency (waste has lower calorific value). Therefore, the challenge is to seek greater efficiency with higher percentage of waste, including also the cost aspect. In general, there are two scenarios in the world: developed and developing countries. The former has several non-hybrid plants, few natural gas reserves and face reduced waste production, causing underutilization of the existing systems. This thesis provides a complete analysis of potential alternatives for re-potentiation of underutilized plants, demonstrating how worse their performance is compared to the optimized cycle. On the other hand, developing countries present increasing waste generation, under exploited reserves of natural gas and zero waste-to-energy plants. Therefore, there is a great potential for building hybrid waste-to-energy systems, which this work demonstrates are a much more reasonable alternative than nonhybrid conventional waste-to-energy plants.

É conveniente que as políticas ambientais municipais contem não apenas com os instrumentos previstos na legislação federal, mas também com instrumentos urbanístico-ambientais a serem inseridos na legislação de parcelamento, uso e ocupação do solo. Assim, objetivou-se neste trabalho desenvolver um tal instrumento. Para tanto, estabeleceu-se: a) requisitos do instrumento: simplicidade, flexibilidade e embasamento teórico; b) objetivos ambientais considerados: promoção da qualidade ecossistêmica, melhoria do microclima e promoção do controle de drenagem na fonte; c) desenvolvimento de métricas: para os dois primeiros objetivos ambientais, demonstrou-se teoricamente ser satisfatório como indicador único uma simplificação do conceito de ecoexergia devido a Jørgensen e, para o último objetivo ambiental, o pico da vazão de saída do lote; d) estabelecimento de padrões: para os dois primeiros objetivos, definição de valores mínimos da ecoexergia simplificada para lotes em diferentes locais e com diferentes usos e taxas de ocupação, enquanto para o último objetivo, impacto zero. Coincidentemente, enquanto esse instrumento era desenvolvido a Prefeitura do Município de São Paulo (Brasil) procedia a uma revisão da lei de parcelamento, uso e ocupação do solo, tendo sido aceito que o instrumento teórico acima servisse como base para o desenvolvimento de um novo instrumento denominado Quota Ambiental (QA). A transformação do instrumento teórico acima na Quota Ambiental, que terminou por ser inserida no projeto de lei encaminhado à Câmara Municipal e depois aprovado por ela, foi objeto de um estudo sui generis, visto que o autor participou ativamente do desenvolvimento da QA como servidor público. Tal demandaria um método a meio caminho entre o estudo de caso e a observação participante, tendo-se optado por um método análogo ao fenomenológico. Para o desenvolvimento da QA foi formado um pequeno grupo de trabalho do qual o autor participou. O instrumento teórico recebeu diversas modificações não só para conformação a diretrizes e decisões políticas, como para amadurecimento de conceitos e cálculos, mostrando-se viável como base para o desenvolvimento da QA. Diversos grupos de interesse influenciaram o desenvolvimento da QA em diferentes fases e em diferentes níveis, chegando a ocorrer de eles se manifestarem diretamente junto ao grupo de trabalho. A Superior Administração prestigiou o processo, mas mostrou-se às vezes dividida em relação ao conflito entre aspectos ambientais e sociais. O grupo teve sucesso em potencializar os ganhos decorrentes da complementaridade de expertises decorrentes da heterogeneidade em termos de formação e experiência dos membros do grupo. Ele procurou harmonizar as diferentes pressões, muitas vezes até se antecipando a elas. Para tanto, o grupo de trabalho desenvolveu uma dinâmica para chegar a consensos internos e para prever, internalizar e posicionar-se frente a pressões, frequentemente conflitantes. As pressões mais severas provieram da própria burocracia municipal. Em todos esses processos a simplicidade, como requisito, foi perdendo-se. A Quota Ambiental mostrou-se um instrumento inovador, aparentando dar satisfação aos reclamos de diversos grupos de interesse e, principalmente, representando uma cunha ambiental inserida na legislação de parcelamento, uso e ocupação do solo. / It is appropriate that municipal environmental policies incorporate not only the instruments provided for in federal legislation, but also the urban-environmental instruments to be inserted in the urban legislation. Thus, it was aimed in this work to develop such an instrument. To do so, it was established the following: a) requirements of the instrument: simplicity, flexibility and theoretical background; b) environmental objectives considered: promotion of ecosystem quality, improvement of microclimate and promotion of drainage control at source; c) development of metrics: a simplification of the concept of eco-exergy due to Jørgensen has been theoretically proven to be satisfactory as a single indicator of the first two environmental objectives; for the last environmental objective, the lot peak output flow; d) establishment of legal standards: for the first two objectives, definition of minimum values of simplified eco-exergy for lots in different locations and with different uses and occupation rates, whereas for the last objective, zero impact. Coincidentally, while this instrument was being developed, the City of São Paulo (Brazil) proceeded to a review of the zoning law, thus being accepted that the above theoretical instrument should serve as the basis for the development of a new instrument called Environmental Quota (Quota Ambiental, QA, in Portuguese). The transformation of the above theoretical instrument into the QA, which ended up being inserted in the bill forwarded to the City Council and later approved by it, was the subject of a sui generis study, as the author participated actively in the development of QA as a public servant. This would require a method halfway between the case study and the participant observation. A method analogous to the phenomenological one was chosen. A small working group in which the author participated was formed for the development of QA. The theoretical instrument received several modifications not only to conform to political guidelines and decisions, but to maturation of concepts and calculations as well, proving feasible as a basis for the development of QA. Several special interest groups influenced the development of QA in different phases and at different levels; it even occurred to interest groups to directly sue the working group. The High Administration supported the process, but it became sometimes divided in relation to the conflict between environmental and social aspects. The group succeeded in enhancing the gains derived from the complementarity of skills resulting from the heterogeneity in terms of training and experience of the working group members. It sought to harmonize the different pressures, often even foreseeing them. To this end, the working group has developed a dynamic to reach internal consensus and to anticipate, internalize and position itself in the face of frequently conflicting pressures. The most severe pressures came from the municipal bureaucracy itself. In all these processes simplicity, as a requirement, was lost. The Environmental Quota proved to be an innovative instrument, appearing to satisfy the demands of various interest groups and, mainly, representing an environmental wedge inserted in the zoning law.

Este trabalho trata da questão da redução de consumo de combustível fóssil em instalações de máquinas de navios. É um tema de grande interesse no momento, devido ao alto custo operacional e à emissão de poluentes decorrentes do processo da combustão desses derivados de petróleo. Apresenta-se, inicialmente o cenário atual e tendências futuras das instalações propulsoras convencionais que usam óleo pesado ou Diesel. Em seguida, são examinadas alternativas propostas para redução de consumo de combustíveis fósseis nos navios, que são enquadradas em três categorias. A primeira delas envolve possíveis melhorias de projeto para redução da demanda de energia. As outras categorias se referem ao emprego de fontes alternativas de energia, que introduzem uma força propulsora adicional, reduzindo o empuxo requerido do hélice, ou uma potência suplementar no eixo propulsor. Em ambos os casos há também uma redução de demanda de potência requerida do motor Diesel. Na seqüência, são apresentados e discutidos fundamentos termodinâmicos, com ênfase nas análises energética e exergética, como ferramentas para avaliação das máquinas dos navios. A análise exergética, diferentemente do enfoque apenas energético, é a ferramenta mais apropriada para tratar as questões ligadas ao meio ambiente, pois a própria definição de exergia está relacionada com o ambiente de referência. Finalmente, utilizando dados de um navio porta contêineres da frota nacional, é exercitado um exemplo de aplicação com as análises termodinâmicas do motor de propulsão; são também avaliadas e simuladas as diversas alternativas de melhorias e novas fontes de energia, que visam a redução de consumo de combustível fóssil. / This work addresses the issue of reduction of fossil fuel use on ship machinery. Presently it is an interesting topic due to high operational cost and the pollution emissions generated by the combustion process. Initially, it is introduced the present scenario and future trends regarding conventional ship machinery that use heavy or diesel fuel oil. In the sequence, the proposed alternatives for reducing the use of fossil fuel on ships are presented and examined. These alternatives are classified into three categories. The first category comprises possible improvements to the design of ships for reduction of total energy demand. The other categories refer to the use of alternative energy sources, that produce and additional force on the ship reducing the required propeller thrust; or a supplementary power added to the propulsion shaft. For both cases there is also a reduction in the power required from the Diesel engine. Afterwards, the pertaining thermodynamics theory is revised and discussed with focus on the energy and exergy analysis as aid tools for evaluation of ship machinery. The energetic analysis, different from the sole energetic focus, is the most applicable tool to be employed for environmental issues as the self definition of exergy relates to an environment reference. Finally, using data from a typical container ship belonging to the national fleet, an application example using the thermodynamic analysis is performed to the propulsion main engine; as well as it is also simulated several alternative conditions for improvements and new energy sources, aiming to the reduction of fossil fuel consumption.

É conveniente que as políticas ambientais municipais contem não apenas com os instrumentos previstos na legislação federal, mas também com instrumentos urbanístico-ambientais a serem inseridos na legislação de parcelamento, uso e ocupação do solo. Assim, objetivou-se neste trabalho desenvolver um tal instrumento. Para tanto, estabeleceu-se: a) requisitos do instrumento: simplicidade, flexibilidade e embasamento teórico; b) objetivos ambientais considerados: promoção da qualidade ecossistêmica, melhoria do microclima e promoção do controle de drenagem na fonte; c) desenvolvimento de métricas: para os dois primeiros objetivos ambientais, demonstrou-se teoricamente ser satisfatório como indicador único uma simplificação do conceito de ecoexergia devido a Jørgensen e, para o último objetivo ambiental, o pico da vazão de saída do lote; d) estabelecimento de padrões: para os dois primeiros objetivos, definição de valores mínimos da ecoexergia simplificada para lotes em diferentes locais e com diferentes usos e taxas de ocupação, enquanto para o último objetivo, impacto zero. Coincidentemente, enquanto esse instrumento era desenvolvido a Prefeitura do Município de São Paulo (Brasil) procedia a uma revisão da lei de parcelamento, uso e ocupação do solo, tendo sido aceito que o instrumento teórico acima servisse como base para o desenvolvimento de um novo instrumento denominado Quota Ambiental (QA). A transformação do instrumento teórico acima na Quota Ambiental, que terminou por ser inserida no projeto de lei encaminhado à Câmara Municipal e depois aprovado por ela, foi objeto de um estudo sui generis, visto que o autor participou ativamente do desenvolvimento da QA como servidor público. Tal demandaria um método a meio caminho entre o estudo de caso e a observação participante, tendo-se optado por um método análogo ao fenomenológico. Para o desenvolvimento da QA foi formado um pequeno grupo de trabalho do qual o autor participou. O instrumento teórico recebeu diversas modificações não só para conformação a diretrizes e decisões políticas, como para amadurecimento de conceitos e cálculos, mostrando-se viável como base para o desenvolvimento da QA. Diversos grupos de interesse influenciaram o desenvolvimento da QA em diferentes fases e em diferentes níveis, chegando a ocorrer de eles se manifestarem diretamente junto ao grupo de trabalho. A Superior Administração prestigiou o processo, mas mostrou-se às vezes dividida em relação ao conflito entre aspectos ambientais e sociais. O grupo teve sucesso em potencializar os ganhos decorrentes da complementaridade de expertises decorrentes da heterogeneidade em termos de formação e experiência dos membros do grupo. Ele procurou harmonizar as diferentes pressões, muitas vezes até se antecipando a elas. Para tanto, o grupo de trabalho desenvolveu uma dinâmica para chegar a consensos internos e para prever, internalizar e posicionar-se frente a pressões, frequentemente conflitantes. As pressões mais severas provieram da própria burocracia municipal. Em todos esses processos a simplicidade, como requisito, foi perdendo-se. A Quota Ambiental mostrou-se um instrumento inovador, aparentando dar satisfação aos reclamos de diversos grupos de interesse e, principalmente, representando uma cunha ambiental inserida na legislação de parcelamento, uso e ocupação do solo. / It is appropriate that municipal environmental policies incorporate not only the instruments provided for in federal legislation, but also the urban-environmental instruments to be inserted in the urban legislation. Thus, it was aimed in this work to develop such an instrument. To do so, it was established the following: a) requirements of the instrument: simplicity, flexibility and theoretical background; b) environmental objectives considered: promotion of ecosystem quality, improvement of microclimate and promotion of drainage control at source; c) development of metrics: a simplification of the concept of eco-exergy due to Jørgensen has been theoretically proven to be satisfactory as a single indicator of the first two environmental objectives; for the last environmental objective, the lot peak output flow; d) establishment of legal standards: for the first two objectives, definition of minimum values of simplified eco-exergy for lots in different locations and with different uses and occupation rates, whereas for the last objective, zero impact. Coincidentally, while this instrument was being developed, the City of São Paulo (Brazil) proceeded to a review of the zoning law, thus being accepted that the above theoretical instrument should serve as the basis for the development of a new instrument called Environmental Quota (Quota Ambiental, QA, in Portuguese). The transformation of the above theoretical instrument into the QA, which ended up being inserted in the bill forwarded to the City Council and later approved by it, was the subject of a sui generis study, as the author participated actively in the development of QA as a public servant. This would require a method halfway between the case study and the participant observation. A method analogous to the phenomenological one was chosen. A small working group in which the author participated was formed for the development of QA. The theoretical instrument received several modifications not only to conform to political guidelines and decisions, but to maturation of concepts and calculations as well, proving feasible as a basis for the development of QA. Several special interest groups influenced the development of QA in different phases and at different levels; it even occurred to interest groups to directly sue the working group. The High Administration supported the process, but it became sometimes divided in relation to the conflict between environmental and social aspects. The group succeeded in enhancing the gains derived from the complementarity of skills resulting from the heterogeneity in terms of training and experience of the working group members. It sought to harmonize the different pressures, often even foreseeing them. To this end, the working group has developed a dynamic to reach internal consensus and to anticipate, internalize and position itself in the face of frequently conflicting pressures. The most severe pressures came from the municipal bureaucracy itself. In all these processes simplicity, as a requirement, was lost. The Environmental Quota proved to be an innovative instrument, appearing to satisfy the demands of various interest groups and, mainly, representing an environmental wedge inserted in the zoning law.