Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2016-01-15T14:34:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 335540.pdf: 3631348 bytes, checksum: 2f8dd8bd6addc74bba0e3c151fc1109c (MD5) Previous issue date: 2013 / Vazamentos de petróleo no fundo do mar, tanto em situações de explotação como de transporte provocam perdas de natureza econômica, ambiental e social. Para minimizar esses impactos, o desenvolvimento de soluções inovadoras é necessário e devem priorizar a captura do óleo antes da sua ascensão e espalhamento na superfície. Estudos experimentais e de simulação dos fenômenos envolvidos são imprescindíveis até que se possa chegar ao projeto de um equipamento de captura apto a operar em condições de campo. Foram realizados experimentos laboratoriais com balões ou sacos de captura de diferentes materiais inicialmente dobrados, para observá-los ao se abrir e coletando óleo ascendente. Ao se testar diferentes velocidades de injeção do óleo, bem como diferentes diâmetros do bocal de captura, foi constatada a viabilidade da operação, além de se perceber que é possível minimizar a quantidade de água arrastada pelo jato de óleo que entra no balão. A geometria do balão e seu sistema de dobradura, além do diâmetro do bocal de captura do óleo são fatores determinantes para a minimização de correntes em contra fluxo de água que surgirão após a abertura do balão quando o óleo que é capturado começa a desalojar a água que entrou no início da operação.<br> / Abstract : Oil leaks on the seabed, both in situations of exploitation and transport causes loss of economic, environmental and social. To minimize these impacts, the development of innovative solutions is necessary and should prioritize the capture oil before its rise and spreading on the surface. Experimental studies and simulation of the phenomena involved are essential until you can get to the design of a capture equipment able to operate in field conditions. Were conducted laboratory experiments with balloons or bags capture different materials initially bent to watch them to open up and collecting oil upward. When testing different injection rates of the oil, as well as different diameters of the nozzle capture was observed viability of the operation, in addition to realize that it is possible to minimize the amount of water entrained by the oil jet that enters the balloon. The geometry of the balloon and folding system, and the diameter of the nozzle captures the oil are determining factors for minimizing counter-current flow of water that will arise after opening the bag when the oil that is captured begins to displace water entered at the beginning of the operation.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:20:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 305256.pdf: 5596023 bytes, checksum: 38500f359f8eddab763bc793ca3ad4f9 (MD5) / Ao buscar maior produção, diminuição de custos e melhor atendimento aos requisitos ambientais, o crescente panorama da indústria nacional do petróleo vem investindo ao longo dos anos em pesquisa e desenvolvimento em novas técnicas de inspeção de suas estruturas. Assim, gera-se um grande desafio para os especialistas da área para atender tais necessidades. Esta dissertação apresenta o desenvolvimento conceitual de um sistema de inspeção óptica de revestimentos internos em material compósito aplicado em fundos e costados de tanques metálicos para armazenamento de petróleo e seus derivados. A Shearografia é a técnica de medição óptica utilizada, onde esta, através de um módulo de formação de imagem, iluminação e carregamento, é capaz de detectar imperfeições internas no material inspecionado. Foi confeccionado um corpo de prova simulando uma parede interna de tanque, com revestimento em material compósito, portando defeitos artificiais implantados. Foram sequencialmente desenvolvidos dois protótipos de sistemas de medição, protótipo de avaliação e módulo difrativo compacto, com capacidade de medição de grandes áreas. Ensaios em laboratório e em campo foram realizados. No ensaio em campo foi possível identificar defeitos desconhecidos no revestimento. Nos ensaios em laboratório foi possível identificar os defeitos inseridos artificialmente pelo lado interno e pelo lado externo do corpo de prova. Os resultados obtidos neste trabalho encorajam fortemente a futura prestação de serviços em escala comercial na área de inspeção de compósitos no setor do petróleo. / In order to achieve lower costs and better meet environmental requirements, the oil industry has invested over the years in research and development of new nondestructive techniques for composite materials inspection. Consequently, it generates a great challenges for the specialists to meet requirements like reliability and speed of the inspection process. This work presents the conceptual development of an optical system for non-destructive inspection of internal composite material coatings applied on flat bottoms and walls of metal tanks for storage of petroleum and its derivatives. Shearography is the optical technique used to detect internal flaws in the inspected coating. A specimen coated with composite material has been built to simulate an inner wall of a tank in which artificial defects have been inserted. Two prototypes of a shearography system have been designed and built. Their capacity to inspect large areas of the coating has been evaluated. Tests in the laboratory and field have been carried out and the achieved results are shown. The results obtained in this work encourage the application of shearography system able to provide services on a commercial scale to meet future demands of the oil industry.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Jurídicas, Programa de Pós-Graduação em Direito, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:56:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 314315.pdf: 720168 bytes, checksum: e9360ec48ae55fbef4384c00e509e00a (MD5) / Na última década o Brasil descobriu imensas reservas de petróleo e gás natural em sua plataforma continental, precisamente na região geológica conhecida como camada pré-sal. Embora um ambiente inóspito e que exige uma complexa e inédita tecnologia de extração, o pré-sal já é uma realidade e elevará o país à posição de um dos principais produtores de petróleo no mundo. Porém, a atividade de explotação envolve um meio absolutamente sensível e que definitivamente requer uma diligência duradoura. Assim, o ambiente marinho precisa ser protegido acima dos próprios anseios econômicos por um rígido sistema normativo local e internacional, justamente devido ao caráter universal do bem tutelado. Dessa forma, o direito ambiental internacional pode ser considerado como paradigmático, um regime autossuficiente e fragmentado com métodos próprios, conceitos e princípios que visam, sobretudo, o desenvolvimento sustentável. O presente estudo aborda os reflexos da atividade petrolífera de exploração do pré-sal sob a ótica da soberania permanente sobre os recursos naturais, um princípio surgido a partir de meados do século passado em várias Resoluções da Assembleia Geral da ONU, evoluindo através dos tempos e passando a adquirir, finalmente, uma forte vertente ambiental. Embora seja importante delinear a natureza jurídica da soberania permanente (enquanto princípio, costume ou jus cogens), a maior relevância será dada à própria limitação ao exercício da soberania permanente pelos Estados, ou seja, a obrigação imanente de desenvolvimento estatal respeitando critérios de sustentabilidade e de responsabilidade de longa duração. Dissertação apresentada como requisito ao título de mestre em direito pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).<br> / Abstract : In the last decade Brazil has discovered huge reserves of oil and natural gas in its continental shelf, precisely in the geological region known as pre-salt layer. Although an inhospitable environment which requires a complex and unprecedented extraction technology, the pre-salt is already a reality and will bring the country to a position of the largest oil producers in the world. However, the exploitation involves an absolutely sensitive environment, which definitely requires an everlasting care. Thus, the marine environment must be protected above economic anxieties by a rigid regulatory system, both local and international, precisely due to the universal feature of the seas. Therefore, the international environmental law can be considered as paradigmatic, a self-contained and fragmented regime with its own methods, concepts and principles that are mainly leading to sustainable development. The study examines the effects of the oil activity in the pre-salt exploitation from the perspective of permanent sovereignty over natural resources, a principle emerged from the middle of the last century in various UN General Assembly Resolutions, which evolved through the time and finally acquired a strong environmental component. However it is important to outline the legal status of permanent sovereignty (as a principle, custom or jus cogens), the most relevance will be given to the permanent sovereignty limitation by the states, i.e., the inherent obligation of state development but respecting criteria of sustainability and long-term liability. Theses submitted as a requirement for the title of Master in Law and International Relations of the Federal University of Santa Catarina (UFSC).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:20:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319291.pdf: 7543048 bytes, checksum: a83e97113f7c6a951257432a0e92df30 (MD5) Previous issue date: 2013 / O estímulo à utilização de biocombustíveis como biodiesel,fomentado pelos riscos ambientais associados ao uso de combustíveis fósseis, faz com que aumente a incidência de contaminações com este biocombustível e torna necessário o desenvolvimento de tecnologias de remediação específicas. Para tanto, um experimento de campo foi conduzido para avaliar o potencial da bioestimulação anaeróbia na aceleração da degradação dos compostos presentes na mistura B20 (20%biodiesel de soja e 80% diesel v/v). Foram liberados 100L de B20 diretamente sobre lençol freático em uma área de 1m2 rebaixada até 1,7m de profundidade. Um mês após a liberação, injeções semanais de acetato de amônio foram conduzidas na área experimental, com duração de 1,25 anos, para promover a estimulação da biomassa total e microorganismos específicos. Condições anaeróbias foram estabelecidas pela presença do B20 e do acetato de amônio, tendo sido a metanogênese o processo predominante e de maior contribuição para a degradação dos compostos do B20, especialmente dos aromáticos. Limitações termodinâmicas foram impostas pelo acúmulo de metabólitos de degradação (acetato e hidrogênio) produzidos, em um primeiro momento, pela degradação preferencial dos ésteres de biodiesel,resultando no retardo da degradação dos BTEX e HPAs. Porém, microorganismos específicos foram estimulados pela introdução de acetato de amônio, incluindo gêneros associados a processos sintróficos e à degradação anaeróbia de compostos aromáticos, tendo sido capazes de consumir os metabólitos que se acumularam no sistema, superando as limitações termodinâmicas e culminando na rápida degradação dos BTEX e HPAs (em 0,7 e 1,0 ano, respectivamente), quando comparadaa processos de atenuação natural. Portanto, a bioestimulação metanogênica demonstrou acelerar a degradação dos compostos presentes no B20, podendo ser considerada para remediação deaquíferos contaminados com este biocombustível, especialmente em regiões próximas à fonte de contaminação que possuem maior propensão à anaerobiose e inviabilizam a aplicação de técnicas aeróbias de remediação.<br> / Abstract : Environmental concerns associated with fossil fuels have encouraged the use of renewable fuels, such as biodiesel. The increasing use of biodiesel can lead to a higher frequency of groundwater contamination by accidental releases, which motivates the development of specific strategies for remediation of this biofuel. Therefore, a field experiment was conducted to assess the potential for anaerobic biostimulation to enhance biodiesel blends B20 (20% soybean biodiesel and 80% diesel v/v) biodegradation under methanogenic conditions in groundwater. B20 (100L) was released in the groundwater and after one month, ammonium acetate was added weekly over 1.25 years, to promote stimulation of total biomass and putative anaerobic degraders. Anaerobic conditions were developed by the presence of B20 and ammonium acetate addition. Methanogenesis predominated over time and greatly contributed to the remediation of B20 compounds degradations, especially BTEX and PAHs. Thermodynamic constraints were established by acetate and hydrogen accumulation to inhibitory thresholds, which were, at first, possibly produced by biodiesel preferential degradation, leading to a transient decrease in aromatic compounds consumption. However, biostimulation fortuitously enhanced the growth of putative anaerobic BTEX degraders and associated commensal microorganisms that consume acetate and H2 and were able to offset this negative effect as acetate and hydrogen were consumed below inhibitory thersholds, enhancing the thermodynamic feasibility of aromatic compounds degradation, which is conducive to faster degradation rates, as observed by BTEX and PAH degradation at 0.7 and 1.0 years after the release, respectively. Overall, this study demonstrated the potential for stimulating anaerobic methanogenic conditions to enhance the cleanup of groundwater contaminated with biodiesel blends (B20), and suggests that this approach should be considered for source zone bioremediation when the high BOD encountered at these contaminated sites makes aerobic biostimulation unfeasible.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2012. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:00:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320737.pdf: 619344 bytes, checksum: ab07a493adde2008e58e635121d3aadb (MD5) Previous issue date: 2012 / A necessidade de se desenvolver processos limpos que possibilitem a obtenção de produtos livres de resíduos tóxicos, tanto para aplicação na área farmacêutica quanto alimentícia, possibilitou que processos de polimerização mediados por enzimas em fluidos pressurizados se tornassem atrativos. A policaprolactona (PCL) é um polímero biocompatível, biodegradável e bioreabsorvível, com aplicações nas indústrias alimentícia, farmacêutica e biomédica. Sendo assim, este trabalho objetiva estudar a produção de policaprolactona pelo mecanismo de abertura do anel da e-caprolactona (e-CL) por via enzimática em fluidos pressurizados visando a definição das melhores condições para a reação de polimerização. Para tal, foram realizados experimentos em dióxido de carbono (CO2) e gás liquefeito de petróleo (GLP), avaliando-se a influência da pressão de operação (120-280 bar), da razão solvente/monômero (razão mássica 2:1-1:2) e da porcentagem de enzima (5-15%) com relação ao mônomero sobre o rendimento de reação, massa molecular numérica média (Mn), massa molecular ponderal média (Mw) e índice de polidispersão (IP). O uso de um reator de volume variável permitiu a avaliação independente da pressão e da razão solvente/monômero. Os resultados destes experimentos foram utilizados para definir as condições para obtenção das cinéticas de polimerização. As cinéticas foram realizadas avaliando-se a influência da porcentagem de enzima (1%, 3%, 5% e 15%) e da temperatura (50°C e 60°C) nas reações em CO2 e a influência da porcentagem de enzima (3% e 5%) e da pressão (25 bar, 50 bar e 120 bar) nas reações em GLP. Os polímeros obtidos nas reações que compõem as cinéticas de polimerização foram avaliados em termos de rendimento de reação, Mn, Mw, IP, produtividade, temperatura de fusão (Tm) e grau de cristalinidade (Xc). Este estudo também avaliou a possibilidade de reúso da enzima para diminuição do impacto do custo da enzima sobre o custo do processo. Os resultados obtidos por análise estatística ANOVA mostraram que a pressão não é uma variável significativa para nenhum das variáveis de processo selecionadas. Além disso, para o CO2, os melhores resultados para rendimento, Mn e Mw foram obtidos para a razão de solvente/monômero de 1:2, enquanto para o GLP a razão solvente/monômero 2:1 proporciona melhores resultados. Como esperado, o aumento da porcentagem de enzima resultou em aumento do rendimento para ambos os solventes. Para o CO2 houve também aumento de Mn, Mw e IP. Nas cinéticas de reação foram obtidos rendimento de até 90%, Mn de até 13.700 Da e Mw de até 22.200 Da, para o CO2 com 15% de enzima e rendimento de até 81%, Mn de até 15.000 da e Mw de até 23.000 Da para o GLP com 5% de enzima. Os índices de polidispersão variaram de 1,2 a 1,7. Levando-se em consideração os cálculos de produtividade as condições escolhidas para realização dos ensaios de reúso foram 120 bar, razão solvente/monômero de 1:2, 3 % de enzima, 65°C e 12 horas de reação para o CO2 e 25 bar, razão solvente/monômero de 2:1, 3 % de enzima, 65°C e 8 horas de reação para o GLP. Quando se aplicou a enzima em ciclos de reúso, observou-se uma diminuição abrupta dos rendimentos para o CO2 devido ao seu efeito deletério sobre a atividade da enzima. Para o GLP esta diminuição foi progressiva. As massas moleculares obtidas apresentaram redução a cada ciclo. Na comparação dos resultados de rendimento, massa molecular e produtividade dos polímeros obtidos com o uso de CO2, GLP e sem o uso de solvente, o GLP é a opção que mais se destaca devido aos bons resultados obtidos. Além disso, apresenta custo inferior e pressão de operação mais amena do que com o uso de CO2. O uso do GLP, um solvente previamente não abordado pela literatura na produção de poliésteres, e o aspecto inovador da utilização de um reator de volume variável que permite a análise independente da influência da pressão, temperatura e da razão solvente/monômero são os diferenciais deste trabalho.<br> / Abstract : Lipase catalyzed polymerizations in pressurized fluids are becoming more attractive due to the need for development of cleaner processes able to yield products free of residues for pharmaceutical and food applications. Polycaprolactone is a biocompatible, biodegradable and bioresorbable polymer, is applied in a wide variety of structures for use in biomedical, food and pharmaceutical industries. Therefore, this thesis aims to study the enzymatic production of polycaprolactone using pressurized fluids as solvents in order to define the best conditions for the polymerization reaction. For this purpose, experiments were performed to evaluate the influence of the operating pressure (120-280 bar), the solvent/monomer mass ratio (2:1-1:2) and the percentage of enzyme related to monomer (5-15%) over the reaction yield, numberaverage molecular weight (Mn), weight-average molecular weight (Mw) and polydispersity index (PI) using liquefied petroleum gas (LPG) and carbon dioxide (CO2)as solvents. The use of a variable-volume reactor allowed an independent evaluation of pressure and solvent/monomer ratio. Results from these experiments defined the conditions for carrying out the polymerization kinetics. The kinetics assays were performed by assessing the influence of the percentage of enzyme (1%, 3%, 5% and 15%) and temperature (50 ° C and 60 ° C) in the CO2 reactions, and the influence of the percentage of enzyme (3 % and 5%) and pressure (25 bar, 50 bar and 120 bar) in the LPG reactions. Kinetic samples were evaluated by means of reaction yield, Mn, Mw, PI, productivity, melting temperature and crystallinity degree. In order to reduce the impact of enzyme cost over overall process cost, the possibility of enzyme reuse was also studied. The results for ANOVA analysis showed that pressure is not a significant variable for any of the selected parameters. Regarding solvent/monomer ratio, best results for yield, Mn and Mw for CO2 reactions were obtained for the solvent/monomer ratio of 1:2, whereas for LPG the solvent/monomer ratio of 2:1 provided the optimum results. Increasing the percentage of enzyme resulted in yield increase, higher molecular mass and higher polydispersity indexes. Reaction kinetics was performed using different percentages of enzyme and temperatures. Reaction yields up to 90%, Mn up to 13,700 Da and Mw of up to 22,200 Da were obtained for CO2 using 15 wt% enzyme. Reaction yields up to 81%, Mn up to 5,000 Da and Mw of up to 23,000 Da were obtained for LPG using 5 wt% of enzyme. The polydispersity index varied from 1.2 to 1.7. Taking into account the productivity calculations, the conditions chosen to perform the reuse assays were 120 bar, solvent/monomer ratio of 1:2, 3 wt% of enzyme, 65°C and 12 hours of reaction for CO2 assays and 25 bar, solvent/monomer ratio of 2:1, 3 wt% of enzyme, 65°C and 8 hours of reaction for LPG assays. When the enzyme was applied in reuse cycles, it showed a sharp decrease in reaction yields for CO2 assays probably due to its deleterious effect on the enzyme activity. For LPG the reaction yield decrease was progressive. The molecular masses obtained decreased with each cycle for both solvents. Comparing the results of yield, productivity and molecular mass of polymers obtained with the use of CO2, LPG and without the use of solvent, LPG is the option that stands out because of the good results obtained. Moreover, it has lower cost and milder operating pressure when compared to the use of CO2. The use of LPG, a solvent not previously reported in the production of polyesters and the innovative aspect of using a variable-volume reactor which allows independent analysis of the influence of pressure, temperature and the solvent/ monomer ratio are the highlights of this work.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:10:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 321855.pdf: 1111860 bytes, checksum: 025f6bb7bea3b8d25a041c231f2bb2cd (MD5) Previous issue date: 2013 / Sabe-se que a necessidade mundial de consumo do Petróleo vem aumentando, consecutivamente também cresce o processo de pesquisa e sua produção. Vivemos um momento especial, onde estamos presenciando a exploração de Petróleo no chamado Pré Sal, caracterizado por estar em grande profundidade. Esta tecnologia ainda não está completamente dominada e tem uma grande expectativa sobre as possíveis consequências resultantes deste processo de exploração e produção. Além das grandes profundidades, existem produções próximas à costa, inclusive com áreas ambientais sensíveis. Este trabalho buscou avaliar os principais impactos ambientais gerados pelas embarcações dedicadas ao combate de vazamento de óleo no mar, que são as ?Embarcações Recolhedoras de Óleo?. Sabendo-se que atualmente essas embarcações ficam dedicadas nas proximidades dos locais de Exploração e Produção de Petróleo, navegando 24 horas por dia. Partindo deste princípio, foi pesquisado e calculado o consumo de óleo diesel e o quantitativo de emissão de poluentes atmosféricos, gerados por este consumo, necessários para o funcionamento das máquinas, como os motores, compressores e geradores. Ainda sobre esta navegação contínua, são apontados os principais acidentes ocorridos e a quantidade de óleo vazado no mar, com intuito de demonstrar que este trânsito contínuo dos barcos gera riscos de acidentes, com potencial de poluição ambiental. Além dos impactos ambientais, este trabalho demonstra os custos desprendidos para operação destas embarcações. Também foi analisado o acidente ocorrido no Golfo do México em 2010, na Plataforma da BP Deepwater Horizon Oil spill. Os dados apresentados demonstraram que houve um vazamento de 4,9 milhões de barris de óleo no mar, e que a capacidade efetiva de recolhimento foi de 20%, então cerca de 980 mil barris foram capturados, ficando o restante 3,92 milhões de barris sem recolhimento. Basta analisar os recursos demandados para atender o incidente da BP, em Macondo, no Golfo do México, para perceber que toda essa estrutura subutilizada se torna pequena em um evento como esse.Para que as embarcações permaneçam navegando em alto mar, um grande consumo de combustível é necessário para o funcionamento de seus motores propulsores. Foi apurado que anualmente são consumidos cerca de 81.600 m3 de combustível, resultando em uma emissão aproximada de 219 milhões de quilos de CO² na atmosfera. Além disso,verificou-se que são gerados 228.480 litros de águas residuais, que são destinadas em alto mar, muitas vezes sem o tratamento adequado.Como reflexão final, levantou-se a questão sobre o que é mais impactante ao meio ambiente: a estrutura de resposta dedicada a vazamentos de óleo, exigida e aprovada pelo IBAMA; ou os danos causados pelos eventuais derrames de óleo oriundos das operações de exploração e produção de petróleo. <br> / Abstract : It is known that the world oil consumption need is increasing, and thus the research process and its production also increases. We live in a very special moment, in which we are witnessing the Oil Drilling in the so called pre-salt layer, characterized by the fact that it is located in a high depth. This technology is not completely dominated and exercises a large expectation on the possible consequences arising of mentioned exploration and production process. Besides the high depths, there also exist production sites next to the coast, including areas which are environmentally sensible.Present work tried to evaluate the main environmental impacts caused by the vessels dedicated to the oil spilling response in the sea, which are the ?Oil Recovery Vessels?. It is known that these vessels stay at disposal in the proximity of the Oil Exploration and Production Sites, navigating 24 hours per day. Starting from mentioned principle, the diesel oil consumption, as well as the atmospheric pollutant emission quantitative generated by such consumption, which is necessary for the functioning machine such as motors, compressors and generators, were duly researched and calculated. Still referring to mentioned continuous navigation, we also indicate the main accidents occurred and the quantity of oil released in the sea, with the purpose to demonstrate that such continuous vessel transit generates accident risks, presenting a potential for environmental pollution. Besides the environmental impacts, present work also demonstrates the costs arising of such vessel operation. The accident that took place in the Gulf of Mexico in 2010, in the BP Platform Deepwater Horizon Oil spill, has also been analyzed. The presented data demonstrate that there occurred a spill of 4.9 million oil barrels in the sea, and that the effective cleanup and recovery was of 20%, having approx. 980 barrels been captured, whereas the remaining 3.92 million barrels have not been recovered. It is only necessary to analyze the resources required to attend the BP incident in Macondo, in the Gulf of Mexico, to perceive that all such underused structure gets small in such an event.For sailing vessels remain at sea, a large consumption of fuel is needed for the operation of their engines propellers. It was found that annually are consumed approximately 81,600 m3 of fuel, resulting in the issuance of approximately 219 million pounds of CO ² in the atmosphere. Furthermore, it was found that 228 million liters are generated wastewater, which are aimed at sea, often without treatment.As a final reflection has been raised the question on what is more impacting to the environment: an answering structure dedicated to oil spills required and approved by IBAMA; or the damages caused by eventual oil spills arising of the oil exploration and production operations.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:17:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323092.pdf: 1171082 bytes, checksum: 7e4ef5e3bbdba279d31cf885cadf1646 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho apresenta métodos de otimização não-diferenciável aplicados à produção de petróleo. Na indústria do petróleo e gás, a produção de reservatórios, poços e sistemas relacionados pode ser predita com a utilização de simuladores numéricos. Este trabalho estuda técnicas de otimização que não fazem uso de derivadas da função objetivo, sendo adequadas para a utilização direta de ferramentas de simulação. São apresentadas a "busca direta direcional" e "região de confiança não-diferenciável". A primeira não faz qualquer uso de modelos, enquanto a segunda utiliza modelos que aproximam a função objetivo em uma região limitada. Ambas são estudadas em suas formas irrestritas e com restrições lineares nas variáveis. Foi feita uma análise computacional em que ambos os métodos foram utilizados para a alocação de gás de injeção a um campo de produção de petróleo, com as produções dos poços modeladas por funções suaves, que garantiam suas condições de convergência. Os dois métodos convergiram para os pontos ótimos, sendo que o de região de confiança apresentou maior eficiência. Uma segunda análise computacional, contemplando apenas o método de região de confiança foi realizada empregando um simulador fenomenológico de poços de petróleo. Ambos os algoritmos podem servir de base para a otimização também com restrições não-lineares. Para tanto, propomos a utilização do método de Lagrangiano aumentado, que substitui as restrições não-lineares por penalizações na função objetivo, transformando o problema não-linear em uma sequência de problemas com restrições lineares. É possível implementá-lo sem necessidade de informações sobre as derivadas. Apresentamos a teoria de como isto pode ser feito, porém sem uma análise numérica. <br> / Abstract : This work presented methods of nondifferentiable optimization applied to the production of petroleum. In the petroleum industry, the production of reservoirs, wells and related systems can be accurately predicted using numerical computer simulators. This work presented techniques of optimization that do not use the derivative of the objective function, hence better suited to use directly those simulation tools. The methods of directional direct-search and nondifferentiable trust-region are presented. The former does not make use of any model, whereas the latter samples the objective function to build models in a limited region. Both are studied in their unconstrained form and with linear constraints on the variables. A computational analysis has been carried out, in which both methods where employed in order to optimize the lift-gas allocation in a field of petroleum wells, modeled by smooth functions, so that their convergence conditions were satisfied. Both methods converged to the optimum, being the trust-region the more effective. A second analysis has been conduced, using only the trust-region method and a phenomenological simulator of petroleum wells. Both algorithms can be used also in optimization with nonlinear constraints. To that end, we propose the method of augmented Lagrangian, in which the nonlinear constraints are substituted by penalizations on the objective function, rendering the solution of nonlinear problem a sequence of subproblems with linear constraints. This method can also be used without knowledge of derivatives. Part of the underlying theory is presented.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:48:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338915.pdf: 16725856 bytes, checksum: 055e5cfc8eb46f2bcff67dde1648ace8 (MD5) Previous issue date: 2015 / Um dos grandes desafios presentes na simulação numérica de reservatórios de petróleo diz respeito à resolução dos sistemas lineares obtidos pela discretização de equações elípticas. Essa tarefa torna-se ainda mais complexa quando campos de permeabilidade altamente heterogêneos são considerados. Diversas estratégias de solução diretas e iterativas foram desenvolvidas ao longo dos últimos anos e empregadas nesse contexto, restringindo-se às últimas, nota-se que os métodos iterativos construídos a partir de pré-condicionadores do tipo multigrid são os mais utilizados devido a sua robustez e eficiência. Nesse trabalho avaliam-se as propriedades matemáticas e o desempenho computacional de uma subclasse de pré-condicionadores desse último tipo conhecida como ?multiescala?. As alternativas estudadas são implementadas computacionalmente e empregadas em conjunto com diversos métodos iterativos para a resolução precisa e também aproximada de problemas elípticos desafiadores. Dentre os problemas testados, verifica-se que a melhor estratégia de configuração para o pré-condicionador multiescala é constituída por um operador de restrição do tipo galerkin, suavizador baseado em fatoração incompleta e razões de engrossamento ao redor de 10 ao longo de cada direção do reservatório. Diversas outras estratégias de solução direta e iterativa disponíveis no pacote científico PETSc são testadas para a resolução dos problemas em questão, da onde conclui-se que o pré-condicionador BoomerAMG associado ao método do gradiente conjugado e também o método direto Cholesky-UMFPACK são as mais eficientes em ambos quesitos matemático e computacional, inclusive em relação ao método multiescala de referência quando se deseja encontrar soluções com elevadas precisões. <br> / Abstract : One of the major challenges faced by reservoir simulation is about the solution of the linear systems obtained by the discretization of elliptic equations. This task turns out to be even more complex when highly heterogeneous permeability fields are present. Different strategies of direct and iterative methods have been developed in the last years and employed in this context. Considering the last ones, it s possible to note that iterative methods built by multigrid preconditioners are the most employed because of their robustness and efficiency. In this work, the mathematical properties and the computational performance of multigrid-like preconditioners called multiscale preconditioners are evaluated. The studied alternatives are implemented computationally and employed in conjunction of iterative methods for the precise and approximate solution of challenging elliptic problems. Given the tested problems, it was possible to verify that the best configuration properties for a multiscale preconditioner are composed by a galerkin restriction operator, smoothers based on incomplete factorization and coarsening ratios around of ten for each direction of the grid. Several others solutions strategies available in the scientific package PETSc were evaluated using the same set of problems as before and it was possible to conclude that the BoomerAMG preconditioner associated with the conjugate gradient method as well as the direct method Cholesky-UMFPACK are the most efficient ones in both mathematical and computational evaluation points and are even better than the multiscale preconditioner when the intention is to get a precise solution.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção / Made available in DSpace on 2012-10-21T03:41:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A necessidade crescente de maciças importações de derivados de petróleo, no decênio 2001-2010, e o conseqüente aumento no dispêndio de divisas, no mesmo período, sugerem a necessidade da implantação de novas refinarias no Brasil. Nesse trabalho, são analisados os impactos econômicos e logísticos, com a implantação de novas unidades industriais. Observa-se, também, a questão da redução da dependência externa na importação de derivados. Inicialmente, faz-se um histórico da situação petrolífera mundial, mostrando os desdobramentos das crises mundiais sobre o refino e suas margens de lucratividade. Discute-se, na seqüência, o cenário nacional, mostrando a evolução do consumo de derivados, da produção de petróleo e da capacidade de refino nos últimos anos. São apresentados cenários para a evolução do mercado de derivados, a evolução da produção de petróleo no país, a evolução do refino mundial e previsões de preços futuros para petróleo e derivados, com diferentes taxas anuais de crescimento, até o final da década. Propõe-se um modelo que quantifica anualmente as necessidades de importação de derivados, levando-se em consideração, em paralelo, os volumes de petróleo nacional exportado, para as diversas situações abordadas. A economia de divisas para o país na década, com a implantação, ou não, de outras refinarias é, também, enfocada. Simulam-se algumas alternativas, para o aumento da capacidade de refino, destacando a economia de divisas proporcionadas em cada um dos cenários. Um perfil de refino, visando atender mais racionalmente e com maior flexibilidade o mercado brasileiro, é sugerido. As várias unidades que compõem as refinarias, com suas capacidades, rendimentos e produções são discutidas, mostrando possíveis perfis de produção de derivados, em duas hipóteses de maximização de produtos. Análises de critérios de alocação para as novas refinarias são feitas, mostrando os vários aspectos que podem influenciar na tomada de decisão. Enfim, a dissertação apresentada evidencia as diversas vantagens para o Brasil, sob os ângulos econômico, logístico e social, da implantação de novas unidades de refino, analisando-se o caráter estratégico para o abastecimento do país. The growing imports of oil products in the decade 2001-2010, and the increasing foreign currency expenditures in the same period, suggests the need for new oil refineries in Brazil. In this work, the economical and logistic impacts caused by the implantation of new industrial units in Brazil are analysed. It is also discussed the external dependence on import oil products. Initially, world oil historical aspects are discussed, showing impacts of different world crisis on the oil refining and refining profits. The work follows with Brazilian scenario is discussed, showing the evolution of oil production, the import of oil products and Brazilian refining capacities in the last years. Differents views of the evolution of oil products markets, Brazilian oil production, world refining capacities and oil prices forecasts for different annual growing rates are presented for the next decade. It is proposed a model that quantify annually the product import needs, taking into account the volumes of local produced oil, for the various situation discussed. Foreign currency balance in the decade whit the building, or not, of other refineries is also focused. A few alternatives are simulated for the increase in refining capacity, and foreign currency balance for each situation is discussed. A refinery profile that fits to the Brazilian market is suggested. Brazilian refinery capacities and product output are also mentioned, showing possible production product distribution in various schemes. Many aspects that could affect decision on new refineries are discussed. Finally, this work presents the various advantages for Brazil that could arise from the construction of new refineries units, under economics, logistic and social points of view.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-21T04:15:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 196041.pdf: 2929247 bytes, checksum: 59c8037f1fd9603e5f57ac90d1bc004b (MD5) / A indústria petrolífera gera em praticamente todas as operações que realiza, desde a perfuração até a distribuição dos derivados, passando pelas etapas de produção, armazenamento, transporte e refino, resíduos oleosos de diversos tipos, cuja toxicidade associada, requer dos profissionais envolvidos no gerenciamento destes a busca de soluções seguras e eficazes. O estudo da tecnologia de Solidificação/Estabilização com materiais argilosos antes da disposição em aterros industriais fazem parte do objetivo e escopo deste trabalho. Foram considerados como material de experimentação os resíduos classificados como fundo de tanque, proveniente dos tanques de estocagem de petróleo cru. Na primeira fase do trabalho buscou-se identificar os elementos que conferiam periculosidade ao resíduo, a fim de subsidiar a escolha dos agentes solidificantes. Após esta etapa foram escolhidos dois tipos de materiais argilosos com características diferentes (solo argiloso e bentonita), no intuito de observar diferenças na capacidade de adsorção e identificar os fatores interferentes. Na segunda fase do trabalho, várias razões de misturas entre o resíduo e os materiais argilosos foram realizadas e após submetidas ao ensaio de lixiviação preconizado pela NBR 10.005 da ABNT, a fim de verificar a capacidade de adsorção de compostos orgânicos, mais precisamente óleos e graxas, pelos materiais argilosos. A capacidade de retenção de óleos e graxas nos produtos solidificados com argila natural e cal também foi avaliada. Os resultados indicaram que as argilas devido às suas propriedades adsortivas, reduziram substancialmente os teores de óleos e graxas nos extratos lixiviados, no entanto nas misturas com adição de cal, os resultados não foram promissores. A terceira fase do trabalho consistiu em avaliar os reais potenciais de lixiviação de elementos orgânicos e inorgânicos do produto solidificado na proporção de 40% de resíduo para 60% de solo argiloso. Utilizou-se neste estudo uma célula de aterro, em escala de laboratório, e simularam-se condições críticas de precipitação (215 mm/mês). Os resultados indicaram que os hidrocarbonetos detectados na massa de resíduo solidificado fixaram-se bem na matriz argilosa, e os óleos e graxas tiveram percentual de retenção superior a 99%.