Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-03-06T11:39:47Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2749305 bytes, checksum: 153cb2a26632e8d8af17f1fdab339cf2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T11:39:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2749305 bytes, checksum: 153cb2a26632e8d8af17f1fdab339cf2 (MD5) Previous issue date: 2015-02-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O objetivo deste trabalho foi realizar a secagem artificial de toras utilizando gases combustos do sistema forno-fornalha. Foi avaliado o efeito da classe diamétrica na taxa de secagem e redução relativa de umidade. Determinou-se a influência da posição da tora na pilha de madeira na secagem, além da variação de teor de umidade ao longo da tora. Foi desenvolvido e construído um secador metálico, com capacidade volumétrica útil de 16,8 m3. Realizaram-se duas secagens para cada classe de diâmetro das toras, a saber: Classe 1 (8 a 14 cm); Classe 2 (14 a 22 cm) e Classe 3 (8 a 22 cm), totalizando seis secagens. Utilizou-se 45 amostras de toras, com 2 metros de comprimento, para se obter o perfil de umidade da pilha de madeira. Estas foram distribuídas em 3 estratos (linhas) e 3 seções (colunas) ao longo da pilha de madeira, sendo cada amostra pesada antes e depois da secagem. O tempo de secagem estabelecido foi de 68 horas e a temperatura média do gás de entrada no secador foi de 150 o C. Determinou-se, também, o rendimento gravimétrico e as propriedades do carvão vegetal. De acordo com os resultados, houve uma redução relativa do teor de água médio de 39,34% para Classe 1; 27,43% para Classe 2 e 42,58% para Classe 3. Obteve-se diferença entre os estratos, tendo maior perda de água ocorrida nas toras posicionadas nos estratos superiores e entre as seções, tendo a Seção II a maior redução. O teor de umidade final obtido nas toras amostrais indicaram menor variação, tanto nas posições ao longo da pilha como ao longo do comprimento das toras, quando se procede a separação por classes de diâmetro, tendo a Classe 3 gerado uma carga de madeira mais heterogênea, quanto ao teor de umidade, após as secagens. Obteve-se um rendimento gravimétrico médio em carvão vegetal de 30,89%, e as propriedades do carvão o adequam para utilização em siderurgia. O consumo de energia elétrica do secador foi de aproximadamente 49,4 kW por tonelada de madeira (massa seca). A maior eficiência térmica foi obtida nas secagens da Classe 1, com 0,61. O incremento em rendimento gravimétrico estimado com a utilização de madeira seca foi de 4,85%. Conclui-se que a secagem de toras de menor diâmetro é mais efetiva e o ganho estimado na produção de carvão vegetal com toras secas foi significativo. / The main objective of this work was the artificial drying eucalyptus logs using combustion gases of a kiln-furnace system, and the specific objective of evaluating the effect of the diameter class in rate and drying homogeneity. It was developed and built a metal dryer with useful volumetric capacity of 16.8 m3. It was performed two dryings, repeats, for each diameter class of the logs, as follows: Class 1 (8 to 14 cm); Class 2 (14 to 22 cm) and Class 3 (8 to 22 cm), totaling six dryings. It was used 45 log samples to get the moisture profile of the wood pile inside the dryer. These were divided into 3 layers (rows) and 3 sections (columns) along the stack of wood, each sample was weighed before and after drying. The average of drying time set was 68 hours and the average temperature of the inlet gas in the dryer was 150 °C. Also, it was determined the gravimetric yield and properties of charcoal for each diameter class of the logs. According to the results, there was a relative reduction in the average water content of 39.34% for Class 1; 27.43% for Class 2 and 42.58% for Class 3. There was obtained difference between the strata, with greater loss of water in the logs positioned in stratums 1and 2, and between sections, the Section II had the greater reduction. It was no significant difference in the gravimetric yield of charcoal between the diameter class, however, for Class 1, the yield was higher than the others, 33.95%. The Charcoal produced with Class 1 logs was rated "very little friable", and friability lower than the others. The bulk density and ash content did not differ between classes. The fixed carbon content was higher in classes 1 and 3. In the analysis, there was no difference in moisture content between the parties of the logs, for Class 1, indicating that they were dried homogeneously so that became homogeneous. It has been estimated an increase in gravimetric yield for the 3 classes: 36,38% for Class 1; 30,54% for Class 2 and 30,02% for Class 3. The dryer had been shown to be effective efficient and have appropriate structure; scores a relative reduction of 36.45% in the moisture content and the drying was more efficient for smaller diameter logs.

O presente trabalho mostra uma análise sobre as emissões de material particulado, SO2, SO3, CO e NOx em uma planta industrial de produção de vapor. A análise é um estudo de caso e compara essas emissões usando óleo combustível e gás natural como combustível e a tecnologia empregada para o processo de combustão na operação das caldeiras. Os resultados foram obtidos durante os últimos onze anos em diferentes condições de operações e equipamentos. Para operação com óleo, o processo de atomização tem uma influência significativa nas emissões de poluentes. O uso de atomizadores do tipo air-blast diminui a emissão de material particulado quando comparado com atomização mecânica. A combustão de gás natural sempre proporcionou menores emissões, a despeito da tecnologia empregada para combustão do óleo / The present work presents an analysis of the emissions of the particulate material, SO2, SO3, CO and NOx in a steam production industrial plant. The analysis is a case study, and compares these emissions using fuel oil and natural gas as fuels and the technology employed for the combustion process on the boilers operation. The results were obtained during the last eleven years in different operational conditions and equipments. For oil operation, the atomization process has a significant influence on these pollutants emissions. The use of air blast atomization decreases the emissions of particulate material when compared with mechanical atomization. The natural gas combustion has always provided minor emissions, in spite of the of the oil combustion technology employed.

Numa unidade offshore de produção de petróleo, o gás produzido é tratado para atingir as especificações requeridas e permitir sua utilização em diferentes demandas como gás combustível, gas lift, exportação de gás ou injeção de gás. No Brasil, a Agência Nacional do Petróleo regula a produção de óleo e gás, limita a queima de gás e controla a movimentação e utilização de gás de acordo com as estimativas informadas pelo operador. Falhas no sistema de tratamento de gás levam à queima e podem causar parada de produção. A confiabilidade e disponibilidade do sistema de tratamento de gás é uma preocupação relevante. Entender as relações e influências dos vários subsistemas e equipamentos do sistema nessas medidas de desempenho pode levar a melhorias nas estratégias de manutenção que podem minimizar perdas na produção de óleo e de gás. Dentre os vários métodos de análise de confiabilidade, as redes de Petri estocásticas se destacam quando comparadas às ferramentas tradicionais como diagrama de blocos ou árvore de falhas devido a sua habilidade em modelar aspectos como dependências funcionais, lógicas e sequências. Nesse trabalho foram construídos quatro modelos utilizando redes de Petri estocásticas para analisar a disponibilidade do sistema de tratamento de gás. A facilidade de construção modelo A sugere sua utilização em etapas preliminares de projeto para validar o arranjo inicial, as quantidades de equipamentos e as configurações de redundância. O modelo B pode ser utilizado para identificar os subsistemas e equipamentos que mais contribuem para as falhas do sistema e para realizar previsões quanto aos modos de operação do sistema e índice de aproveitamento de gás. A análise de sensibilidade dos resultados de disponibilidade quanto aos dados de falha utilizados mostrou que a variação do tempo médio para reparo tem maior influência. Por meio do modelo C verificou-se que uma plataforma operando num conjunto e sujeita a restrições de importação e exportação de gás tem maior indisponibilidade e maior probabilidade de falha do que uma plataforma operando isolada. O modelo D permite concluir que a inclusão de um modo de falha ao modelo não implica em variação significativa dos resultados de confiabilidade e que nos resultados de disponibilidade a variação passa a ser significativa quando adotam-se pequenos valores de tempo médio entre falhas e grandes valores de tempo médio para reparo. A construção das redes de Petri estocásticas para o sistema completo exige uma compreensão detalhada do funcionamento do sistema em análise o que também pode ser destacado como uma vantagem das redes de Petri estocásticas, contribuindo para aquisição de conhecimento acerca do sistema e dando segurança quanto a fidelidade do modelo criado. / In an offshore oil production facility, produced gas is treated to meet the necessary specifications to allow its use in different demands, as gas fuel, as exportation gas and as injection gas. In Brazil, the National Petroleum Agency regulates oil and gas production, establishing and gas flaring limits, the utilization and distribution of gas according to the operator\'s estimations. Failures in the gas treatment system eventually can cause oil production interruptions to avoid attaining the gas flaring limits. Reliability and availability of the gas treatment system is a major concern. Understanding the relationships and influences of the various gas treatment subsystems and equipment on these performance measures may lead to design or maintenance strategies improvements that could ultimately minimize oil and gas losses in the facility. Among several modelling methods stochastic Petri nets stands out comparing to traditional reliability tools like reliability block diagrams or fault tree analysis due to its ability to model aspects such as functional dependencies, logics and sequences. In this work, four models were built using stochastic Petri nets to assess the availability of a gas treatment system. The model A is easy to build and may be used in preliminary design stages to validate the initial arrangement, equipment and redundancies. The model B may be used to identify subsystems and equipment that most contribute to system failures and to predict operation modes and efficiency in the gas utilization. The sensibility analysis of reliability data has shown a predominant influence of the mean time to repair. Using model C, it could be noticed that a platform operating in a group submitted to injection and exportation gas limits has a greater unavailability and probability of failure than an isolated operating platform. Model D allow one to conclude that including a failure mode in the model does not imply in significant variation in the reliability results and that the variation is only significant in availability when using small mean time to failure values and large mean time to repair values. The stochastic Petri nets construction for the complete system requires an accurate comprehension about the system operation what could also be mentioned as an advantage of the stochastic Petri nets.

Numa unidade offshore de produção de petróleo, o gás produzido é tratado para atingir as especificações requeridas e permitir sua utilização em diferentes demandas como gás combustível, gas lift, exportação de gás ou injeção de gás. No Brasil, a Agência Nacional do Petróleo regula a produção de óleo e gás, limita a queima de gás e controla a movimentação e utilização de gás de acordo com as estimativas informadas pelo operador. Falhas no sistema de tratamento de gás levam à queima e podem causar parada de produção. A confiabilidade e disponibilidade do sistema de tratamento de gás é uma preocupação relevante. Entender as relações e influências dos vários subsistemas e equipamentos do sistema nessas medidas de desempenho pode levar a melhorias nas estratégias de manutenção que podem minimizar perdas na produção de óleo e de gás. Dentre os vários métodos de análise de confiabilidade, as redes de Petri estocásticas se destacam quando comparadas às ferramentas tradicionais como diagrama de blocos ou árvore de falhas devido a sua habilidade em modelar aspectos como dependências funcionais, lógicas e sequências. Nesse trabalho foram construídos quatro modelos utilizando redes de Petri estocásticas para analisar a disponibilidade do sistema de tratamento de gás. A facilidade de construção modelo A sugere sua utilização em etapas preliminares de projeto para validar o arranjo inicial, as quantidades de equipamentos e as configurações de redundância. O modelo B pode ser utilizado para identificar os subsistemas e equipamentos que mais contribuem para as falhas do sistema e para realizar previsões quanto aos modos de operação do sistema e índice de aproveitamento de gás. A análise de sensibilidade dos resultados de disponibilidade quanto aos dados de falha utilizados mostrou que a variação do tempo médio para reparo tem maior influência. Por meio do modelo C verificou-se que uma plataforma operando num conjunto e sujeita a restrições de importação e exportação de gás tem maior indisponibilidade e maior probabilidade de falha do que uma plataforma operando isolada. O modelo D permite concluir que a inclusão de um modo de falha ao modelo não implica em variação significativa dos resultados de confiabilidade e que nos resultados de disponibilidade a variação passa a ser significativa quando adotam-se pequenos valores de tempo médio entre falhas e grandes valores de tempo médio para reparo. A construção das redes de Petri estocásticas para o sistema completo exige uma compreensão detalhada do funcionamento do sistema em análise o que também pode ser destacado como uma vantagem das redes de Petri estocásticas, contribuindo para aquisição de conhecimento acerca do sistema e dando segurança quanto a fidelidade do modelo criado. / In an offshore oil production facility, produced gas is treated to meet the necessary specifications to allow its use in different demands, as gas fuel, as exportation gas and as injection gas. In Brazil, the National Petroleum Agency regulates oil and gas production, establishing and gas flaring limits, the utilization and distribution of gas according to the operator\'s estimations. Failures in the gas treatment system eventually can cause oil production interruptions to avoid attaining the gas flaring limits. Reliability and availability of the gas treatment system is a major concern. Understanding the relationships and influences of the various gas treatment subsystems and equipment on these performance measures may lead to design or maintenance strategies improvements that could ultimately minimize oil and gas losses in the facility. Among several modelling methods stochastic Petri nets stands out comparing to traditional reliability tools like reliability block diagrams or fault tree analysis due to its ability to model aspects such as functional dependencies, logics and sequences. In this work, four models were built using stochastic Petri nets to assess the availability of a gas treatment system. The model A is easy to build and may be used in preliminary design stages to validate the initial arrangement, equipment and redundancies. The model B may be used to identify subsystems and equipment that most contribute to system failures and to predict operation modes and efficiency in the gas utilization. The sensibility analysis of reliability data has shown a predominant influence of the mean time to repair. Using model C, it could be noticed that a platform operating in a group submitted to injection and exportation gas limits has a greater unavailability and probability of failure than an isolated operating platform. Model D allow one to conclude that including a failure mode in the model does not imply in significant variation in the reliability results and that the variation is only significant in availability when using small mean time to failure values and large mean time to repair values. The stochastic Petri nets construction for the complete system requires an accurate comprehension about the system operation what could also be mentioned as an advantage of the stochastic Petri nets.