A biomassa é a uma das principais fontes de energia renovável usada em todo o mundo, responsável por 9,1 % da energia ofertada no mundo (REN21, 2017) e por 8,2% da oferta brasileira de energia (BEN 2017), sendo consumida de diferentes formas, na produção de combustíveis (biodiesel, biogás e etanol) e na geração de calor e eletricidade. A necessidade de reduzir as importações de petróleo e de desenvolver a agricultura interna, bem como de mitigação das emissões de gases de efeito estufa, faz com que vários países desenvolvam alternativas para a produção de biocombustíveis. No caso do Brasil, é relevante o desenvolvimento da cana-de-açúcar e, consequentemente, o etanol como principal fonte alternativa de energia automotiva para veículos leves desde 1975. O Estado de São Paulo produz quase 50% do etanol brasileiro, mas há projetos e novas unidades sendo implantados em todo o país, apesar da crise que o setor atravessou no período de 2015. Com o aumento da quantidade de usinas aumenta o interesse em novas áreas para plantação de cana-de-açúcar, assim como a quantidade de funcionários nas usinas e terceirizados. O aperfeiçoamento das tecnologias em uso, inclusive para os resíduos dos processos, como o bagaço de cana e a vinhaça - esta última ainda usada preferencialmente em fertirrigação, mas já sendo considerada como matéria prima para a produção de biogás e biometano para substituição do diesel consumido nas sucroalcooleiras. Há usinas com interesse em exportar parte do etanol produzido, fazendo com que sistemas de certificação sejam cada vez mais utilizados. Além disso, há iniciativas internacionais, em particular a Global Bioenergy Partnership (GBEP) que, apoiada pela FAO, promove a produção sustentável e o uso de bioenergia. Esta tese tem o propósito de discutir os 24 indicadores de sustentabilidade desenvolvidos pelo GBEP, usando, como estudo de caso, usinas sucroalcooleiras do Estado de São Paulo, na região de Sertãozinho. São analisados os procedimentos e as informações fornecidas pelas usinas para avaliar e quantificar manejos do solo, de água e emissão atmosférica de poluentes, além da gestão e geração de empregos, energia produzida e excedente gerado, análise do ciclo de vida dos produtos, produtividade agrícola e industrial, entre outros temas, ou seja, indicadores ambientais, sociais e econômicos desenvolvidos pelo GBEP. Esta região foi escolhida devido a concentração de grandes usinas sucroalcooleiras e às respectivas lavouras, com os aspectos socioambientais inerentes a estas. Comparações são feitas com estudos semelhantes desenvolvidas na Indonésia e na Colômbia e em outros países, segundo a metodologia desenvolvida pelo GBEP/FAO. As vantagens de ser uma empresa sustentável também são discutidas. Este é um trabalho original, já que, apesar de existirem vários estudos sobre a sustentabilidade do etanol brasileiro, os 24 indicadores do GBEP nunca foram aplicados para o Brasil. Assim, com as perspectivas de aumento na quantidade de usinas sucroalcooleiras e a participação do etanol brasileiro no comércio internacional de biocombustíveis, é cada vez mais importante e necessário que o mercado reconheça a sua sustentabilidade. Com os resultados, espera-se fornecer subsídios para a tomada de decisões no que concerne à produção de bioenergia no Brasil. / Biomass is one of the main sources of renewable energy used worldwide, responsible for 9.1% of the energy offered in the world (REN21, 2017) and 8.2% of the Brazilian energy supply (BEN 2017 ), being consumed in different ways, in the production of fuels (biodiesel, biogas and ethanol) and in the generation of heat and electricity. The need to reduce oil imports and develop domestic agriculture, as well as mitigation of greenhouse gas emissions, has led many countries to develop alternatives for the production of biofuels. In the case of Brazil, the development of sugarcane and, consequently, ethanol as the main alternative source of automotive energy for light vehicles since 1975 is relevant. The State of São Paulo produces almost 50% of Brazilian ethanol, but there are projects and new units being deployed throughout the country, despite the crisis that the sector crossed in the period of 2015. With the increase in the number of plants increases interest in new areas for plantation of sugarcane, as well as the number of employees in the plants and outsourced. The improvement of technologies in use, including process residues, such as sugarcane bagasse and vinasse - the latter still used preferentially in fertigation but already being considered as raw material for the production of biogas and biomethane for diesel substitution consumed in sugarcane. There are plants with an interest in exporting some of the ethanol produced, making certification systems more and more used. In addition, there are international initiatives, in particular the Global Bioenergy Partnership (GBEP), which, supported by FAO, promotes sustainable production and the use of bioenergy. This thesis aims to discuss the 24 sustainability indicators developed by the GBEP, using as a case study sugar-alcohol plants in the State of São Paulo, in the region of Sertãozinho. The procedures and information provided by the plants to evaluate and quantify soil, water and atmospheric emissions of pollutants, as well as the management and generation of jobs, generated and surplus energy generated, product life cycle analysis, agricultural and industrial productivity, among other issues, that is, environmental, social and economic indicators developed by GBEP. This region was chosen due to the concentration of large sugar-alcohol plants and their respective crops, with the socioenvironmental aspects inherent thereto. Comparisons are made with similar studies developed in Indonesia and Colombia and in other countries, according to the methodology developed by GBEP / FAO. The advantages of being a sustainable company are also discussed. This is an original work, since, although there are several studies on the sustainability of Brazilian ethanol, the 24 GBEP indicators were never applied to Brazil. Thus, with the prospects of an increase in the number of sugar-ethanol plants and the participation of Brazilian ethanol in the international trade of biofuels, it is increasingly important and necessary for the market to recognize its sustainability. With the results, it is hoped to provide subsidies for decision-making regarding the production of bioenergy in Brazil.

A biomassa é a uma das principais fontes de energia renovável usada em todo o mundo, responsável por 9,1 % da energia ofertada no mundo (REN21, 2017) e por 8,2% da oferta brasileira de energia (BEN 2017), sendo consumida de diferentes formas, na produção de combustíveis (biodiesel, biogás e etanol) e na geração de calor e eletricidade. A necessidade de reduzir as importações de petróleo e de desenvolver a agricultura interna, bem como de mitigação das emissões de gases de efeito estufa, faz com que vários países desenvolvam alternativas para a produção de biocombustíveis. No caso do Brasil, é relevante o desenvolvimento da cana-de-açúcar e, consequentemente, o etanol como principal fonte alternativa de energia automotiva para veículos leves desde 1975. O Estado de São Paulo produz quase 50% do etanol brasileiro, mas há projetos e novas unidades sendo implantados em todo o país, apesar da crise que o setor atravessou no período de 2015. Com o aumento da quantidade de usinas aumenta o interesse em novas áreas para plantação de cana-de-açúcar, assim como a quantidade de funcionários nas usinas e terceirizados. O aperfeiçoamento das tecnologias em uso, inclusive para os resíduos dos processos, como o bagaço de cana e a vinhaça - esta última ainda usada preferencialmente em fertirrigação, mas já sendo considerada como matéria prima para a produção de biogás e biometano para substituição do diesel consumido nas sucroalcooleiras. Há usinas com interesse em exportar parte do etanol produzido, fazendo com que sistemas de certificação sejam cada vez mais utilizados. Além disso, há iniciativas internacionais, em particular a Global Bioenergy Partnership (GBEP) que, apoiada pela FAO, promove a produção sustentável e o uso de bioenergia. Esta tese tem o propósito de discutir os 24 indicadores de sustentabilidade desenvolvidos pelo GBEP, usando, como estudo de caso, usinas sucroalcooleiras do Estado de São Paulo, na região de Sertãozinho. São analisados os procedimentos e as informações fornecidas pelas usinas para avaliar e quantificar manejos do solo, de água e emissão atmosférica de poluentes, além da gestão e geração de empregos, energia produzida e excedente gerado, análise do ciclo de vida dos produtos, produtividade agrícola e industrial, entre outros temas, ou seja, indicadores ambientais, sociais e econômicos desenvolvidos pelo GBEP. Esta região foi escolhida devido a concentração de grandes usinas sucroalcooleiras e às respectivas lavouras, com os aspectos socioambientais inerentes a estas. Comparações são feitas com estudos semelhantes desenvolvidas na Indonésia e na Colômbia e em outros países, segundo a metodologia desenvolvida pelo GBEP/FAO. As vantagens de ser uma empresa sustentável também são discutidas. Este é um trabalho original, já que, apesar de existirem vários estudos sobre a sustentabilidade do etanol brasileiro, os 24 indicadores do GBEP nunca foram aplicados para o Brasil. Assim, com as perspectivas de aumento na quantidade de usinas sucroalcooleiras e a participação do etanol brasileiro no comércio internacional de biocombustíveis, é cada vez mais importante e necessário que o mercado reconheça a sua sustentabilidade. Com os resultados, espera-se fornecer subsídios para a tomada de decisões no que concerne à produção de bioenergia no Brasil. / Biomass is one of the main sources of renewable energy used worldwide, responsible for 9.1% of the energy offered in the world (REN21, 2017) and 8.2% of the Brazilian energy supply (BEN 2017 ), being consumed in different ways, in the production of fuels (biodiesel, biogas and ethanol) and in the generation of heat and electricity. The need to reduce oil imports and develop domestic agriculture, as well as mitigation of greenhouse gas emissions, has led many countries to develop alternatives for the production of biofuels. In the case of Brazil, the development of sugarcane and, consequently, ethanol as the main alternative source of automotive energy for light vehicles since 1975 is relevant. The State of São Paulo produces almost 50% of Brazilian ethanol, but there are projects and new units being deployed throughout the country, despite the crisis that the sector crossed in the period of 2015. With the increase in the number of plants increases interest in new areas for plantation of sugarcane, as well as the number of employees in the plants and outsourced. The improvement of technologies in use, including process residues, such as sugarcane bagasse and vinasse - the latter still used preferentially in fertigation but already being considered as raw material for the production of biogas and biomethane for diesel substitution consumed in sugarcane. There are plants with an interest in exporting some of the ethanol produced, making certification systems more and more used. In addition, there are international initiatives, in particular the Global Bioenergy Partnership (GBEP), which, supported by FAO, promotes sustainable production and the use of bioenergy. This thesis aims to discuss the 24 sustainability indicators developed by the GBEP, using as a case study sugar-alcohol plants in the State of São Paulo, in the region of Sertãozinho. The procedures and information provided by the plants to evaluate and quantify soil, water and atmospheric emissions of pollutants, as well as the management and generation of jobs, generated and surplus energy generated, product life cycle analysis, agricultural and industrial productivity, among other issues, that is, environmental, social and economic indicators developed by GBEP. This region was chosen due to the concentration of large sugar-alcohol plants and their respective crops, with the socioenvironmental aspects inherent thereto. Comparisons are made with similar studies developed in Indonesia and Colombia and in other countries, according to the methodology developed by GBEP / FAO. The advantages of being a sustainable company are also discussed. This is an original work, since, although there are several studies on the sustainability of Brazilian ethanol, the 24 GBEP indicators were never applied to Brazil. Thus, with the prospects of an increase in the number of sugar-ethanol plants and the participation of Brazilian ethanol in the international trade of biofuels, it is increasingly important and necessary for the market to recognize its sustainability. With the results, it is hoped to provide subsidies for decision-making regarding the production of bioenergy in Brazil.

Este estudo tem por objetivo analisar o impacto das variáveis tamanho e localização na eficiência operacional de usinas de cana-de-açúcar no Brasil. Para isso, foram utilizados os dados referentes à moagem e produção de açúcar e de etanol das usinas brasileiras listadas no anuário da cana-de-açúcar na safra 2008/2009. Desta forma, realizou-se um estudo de eficiência operacional, por meio da aplicação da Análise Envoltória de Dados (DEA), na qual foi possível identificar as usinas mais eficientes dentre um universo de 355 usinas e classifica-las por tamanho, localização e eficiência operacional. A análise quantitativa sugere que existe uma maior concentração de usinas classificadas como eficientes e de tamanho grande, localizadas no estado de São Paulo. Objetivando uma análise em profundidade foi realizado um estudo de múltiplos casos em um grupo de usinas. Ademais, foi feita uma entrevista com especialistas do setor sucroalcooleiro. Dessa forma, conclui-se que a eficiência operacional de usinas de cana-de-açúcar depende da variável tamanho, na medida em que as usinas de maior porte tendem a investir mais em tecnologias que proporcionam um maior ganho de eficiência operacional. A eficiência também depende da variável localização, na medida em que o estado de São Paulo apresenta condições edafoclimáticas mais favoráveis à extração de uma cana-de-açúcar com maior teor de sacarose, que, consequentemente, pode influenciar na eficiência operacional de usinas de cana-de-açúcar. O presente estudo, portanto, fornece subsídios para que gestores destas empresas possam alcançar maior eficiência operacional, bem como fornecer suporte a decisões de investimento nesse setor, uma vez que a escolha da localização e da tecnologia pode influenciar na eficiência. / This research aims to analyze the impact of the variables size and location over the operational efficiency of sugarcane mills producing sugar and ethanol in Brazil. Thus, data concerning total milling and total production of sugar and ethanol plants, was collected regarding Brazilian sugarcane mills listed in the 2008/2009 sugarcane yearbook. A ranking of operational efficiency was developed, applying Data Envelopment Analysis (DEA) technique, through which was possible to verify which were the most efficient among 355 sugarcane mills and, therefore, compare the variables size, location and operational efficiency among the Brazilian mills. The quantitative analysis suggests that among the efficient groups, there is a major concentration of larger mills, located in the state of São Paulo. Aiming an in-depth analysis, a multiple-case study was conducted in a group of sugarcane mills, and interviews with experts in the sugarcane industry were developed. Therefore, the conclusion is that operational efficiency of sugarcane mills depends on the variable location, as larger mills tend to invest more in technologies that provide major gain in operational efficiency. The operational efficiency depends also on the location of the sugarcane mill, as the state of São Paulo provides favorable edaphoclimatic conditions for the juice extraction of sugarcane with a higher level of sucrose content, hence possibly having influence over the operational efficiency. This study, therefore, provides subsidies so that managers may obtain higher levels of operational efficiency, as well as support decisions of investments in the sugarcane industry, as the decisions concerning location and size may influence the sugarcane mill efficiency.

O presente trabalho objetiva a obtenção de configurações ótimas para geração conjunta de energia eletromecânica e calor em usinas sucroalcooleiras, avaliando o impacto destas nos custos de produção de açúcar, álcool e eletricidade. Desta maneira, uma proposta para a avaliação do uso racional da energia em usinas é desenvolvida, utilizando as análises exergética e termoeconômica como ferramentas de avaliação das alternativas propostas sob o ponto de vista da termodinâmica, da análise econômico-financeira e da perspectiva ambiental. Após a apresentação dos principais processos de conversão de energia de uma usina sucroalcooleira, uma análise exergética é desenvolvida a fim de identificar os principais mecanismos de geração de entropia e propor alternativas para melhorar o desempenho termoeconômico- ambiental da usina. O sistema de cogeração é identificado como o principal destruidor de exergia e diversas configurações são propostas para esse sistema, incluindo outras modificações relacionadas aos processos de produção de açúcar e álcool. As propostas incluem a elevação dos parâmetros de geração de vapor nas caldeiras, maior integração térmica dos processos, eletrificação dos acionamentos mecânicos e uso de sistemas avançados de cogeração, considerando sistemas com vapor supercrítico e ciclos combinados com gaseificação de biomassa. Para avaliar o impacto dessas alterações no desempenho termodinâmico da usina, propõe-se o uso do custo em base exergética dos produtos da usina. Mostra-se que o aumento da geração de eletricidade excedente está diretamente relacionado ao melhor desempenho dos processos de produção de açúcar e álcool. Os sistemas avançados de cogeração são capazes de gerar muito mais eletricidade excedente quando comparados aos sistemas convencionais. Essa situação implica um aumento da rentabilidade da eletricidade frente aos demais produtos, mostrando a importância desse produto para o lucro da usina. As análises de viabilidade econômico-financeiras indicaram que para os sistemas convencionais o par 67 bar e 480°C apresenta o melhor benefício financeiro atualmente; ainda a eletrificação das moendas só se justifica em casos de ampliação da capacidade de moagem ou substituição das turbinas por esgotamento da vida útil. O sistema supercrítico é mais atrativo economicamente frente aos ciclos combinados com gaseificação atmosférica. Finalmente, é proposta uma discussão sobre a renovabilidade dos processos baseada em um índice exergético de renovabilidade, trazendo uma nova visão sobre a renovabilidade das usinas como produtoras de fontes de energia renovável. / This thesis aims at obtaining optimal configurations of cogeneration systems for sugarcane mills, analyzing its impacts on the production of sugar, ethanol and electricity. In this sense, it is proposed the assessment of the rational use of energy inside the mill, using exergy and thermoeconomic analysis as evaluation tools of each alternative based on different criteria: thermodynamics, economics and finance, and environmental impacts. After a brief discussion regarding the different energy conversion processes used in sugarcane mill, an exergy analysis is developed in order to identify the main sources of irreversibilities, and also to propose alternatives to improve the thermo-economic-environmental performance of the mill. The cogeneration system is shown to be the process which generates more entropy among all; hence different configurations are developed, including changes in the sugar and ethanol production processes. These modifications include: higher steam temperature and pressure in the boiler, better thermal integration among the processes, electrification of the milling system, and the use of more advanced cogeneration systems, considering supercritical steam systems and biomass integrated gasification combined cycles. For the evaluation the impact of these configurations on the thermodynamic performance of the mill, it is used the exergybased cost. It is shown that the higher the generation of excess electricity is, the better is the thermodynamic performance of the mill. Advanced cogeneration systems are able to generate much more electricity than conventional ones. This means a better profitability of those, increasing the importance of electricity for the profit of the mill. Economical feasibility analyses show that the best option for power generation in conventional cogeneration systems is with steam temperature of 480°C and pressure of 67 bar, while electrification of mills are only interesting if there is a need of replacement the turbines due to increasing capacities or end of lifetime. Supercritical steam system is more economic attractive than combined cycles based on atmospheric gasification. Finally, a discussion on the renewability of processes is made based on an exergy index of renewability.

O presente trabalho objetiva a obtenção de configurações ótimas para geração conjunta de energia eletromecânica e calor em usinas sucroalcooleiras, avaliando o impacto destas nos custos de produção de açúcar, álcool e eletricidade. Desta maneira, uma proposta para a avaliação do uso racional da energia em usinas é desenvolvida, utilizando as análises exergética e termoeconômica como ferramentas de avaliação das alternativas propostas sob o ponto de vista da termodinâmica, da análise econômico-financeira e da perspectiva ambiental. Após a apresentação dos principais processos de conversão de energia de uma usina sucroalcooleira, uma análise exergética é desenvolvida a fim de identificar os principais mecanismos de geração de entropia e propor alternativas para melhorar o desempenho termoeconômico- ambiental da usina. O sistema de cogeração é identificado como o principal destruidor de exergia e diversas configurações são propostas para esse sistema, incluindo outras modificações relacionadas aos processos de produção de açúcar e álcool. As propostas incluem a elevação dos parâmetros de geração de vapor nas caldeiras, maior integração térmica dos processos, eletrificação dos acionamentos mecânicos e uso de sistemas avançados de cogeração, considerando sistemas com vapor supercrítico e ciclos combinados com gaseificação de biomassa. Para avaliar o impacto dessas alterações no desempenho termodinâmico da usina, propõe-se o uso do custo em base exergética dos produtos da usina. Mostra-se que o aumento da geração de eletricidade excedente está diretamente relacionado ao melhor desempenho dos processos de produção de açúcar e álcool. Os sistemas avançados de cogeração são capazes de gerar muito mais eletricidade excedente quando comparados aos sistemas convencionais. Essa situação implica um aumento da rentabilidade da eletricidade frente aos demais produtos, mostrando a importância desse produto para o lucro da usina. As análises de viabilidade econômico-financeiras indicaram que para os sistemas convencionais o par 67 bar e 480°C apresenta o melhor benefício financeiro atualmente; ainda a eletrificação das moendas só se justifica em casos de ampliação da capacidade de moagem ou substituição das turbinas por esgotamento da vida útil. O sistema supercrítico é mais atrativo economicamente frente aos ciclos combinados com gaseificação atmosférica. Finalmente, é proposta uma discussão sobre a renovabilidade dos processos baseada em um índice exergético de renovabilidade, trazendo uma nova visão sobre a renovabilidade das usinas como produtoras de fontes de energia renovável. / This thesis aims at obtaining optimal configurations of cogeneration systems for sugarcane mills, analyzing its impacts on the production of sugar, ethanol and electricity. In this sense, it is proposed the assessment of the rational use of energy inside the mill, using exergy and thermoeconomic analysis as evaluation tools of each alternative based on different criteria: thermodynamics, economics and finance, and environmental impacts. After a brief discussion regarding the different energy conversion processes used in sugarcane mill, an exergy analysis is developed in order to identify the main sources of irreversibilities, and also to propose alternatives to improve the thermo-economic-environmental performance of the mill. The cogeneration system is shown to be the process which generates more entropy among all; hence different configurations are developed, including changes in the sugar and ethanol production processes. These modifications include: higher steam temperature and pressure in the boiler, better thermal integration among the processes, electrification of the milling system, and the use of more advanced cogeneration systems, considering supercritical steam systems and biomass integrated gasification combined cycles. For the evaluation the impact of these configurations on the thermodynamic performance of the mill, it is used the exergybased cost. It is shown that the higher the generation of excess electricity is, the better is the thermodynamic performance of the mill. Advanced cogeneration systems are able to generate much more electricity than conventional ones. This means a better profitability of those, increasing the importance of electricity for the profit of the mill. Economical feasibility analyses show that the best option for power generation in conventional cogeneration systems is with steam temperature of 480°C and pressure of 67 bar, while electrification of mills are only interesting if there is a need of replacement the turbines due to increasing capacities or end of lifetime. Supercritical steam system is more economic attractive than combined cycles based on atmospheric gasification. Finally, a discussion on the renewability of processes is made based on an exergy index of renewability.

Este estudo tem por objetivo analisar o impacto das variáveis tamanho e localização na eficiência operacional de usinas de cana-de-açúcar no Brasil. Para isso, foram utilizados os dados referentes à moagem e produção de açúcar e de etanol das usinas brasileiras listadas no anuário da cana-de-açúcar na safra 2008/2009. Desta forma, realizou-se um estudo de eficiência operacional, por meio da aplicação da Análise Envoltória de Dados (DEA), na qual foi possível identificar as usinas mais eficientes dentre um universo de 355 usinas e classifica-las por tamanho, localização e eficiência operacional. A análise quantitativa sugere que existe uma maior concentração de usinas classificadas como eficientes e de tamanho grande, localizadas no estado de São Paulo. Objetivando uma análise em profundidade foi realizado um estudo de múltiplos casos em um grupo de usinas. Ademais, foi feita uma entrevista com especialistas do setor sucroalcooleiro. Dessa forma, conclui-se que a eficiência operacional de usinas de cana-de-açúcar depende da variável tamanho, na medida em que as usinas de maior porte tendem a investir mais em tecnologias que proporcionam um maior ganho de eficiência operacional. A eficiência também depende da variável localização, na medida em que o estado de São Paulo apresenta condições edafoclimáticas mais favoráveis à extração de uma cana-de-açúcar com maior teor de sacarose, que, consequentemente, pode influenciar na eficiência operacional de usinas de cana-de-açúcar. O presente estudo, portanto, fornece subsídios para que gestores destas empresas possam alcançar maior eficiência operacional, bem como fornecer suporte a decisões de investimento nesse setor, uma vez que a escolha da localização e da tecnologia pode influenciar na eficiência. / This research aims to analyze the impact of the variables size and location over the operational efficiency of sugarcane mills producing sugar and ethanol in Brazil. Thus, data concerning total milling and total production of sugar and ethanol plants, was collected regarding Brazilian sugarcane mills listed in the 2008/2009 sugarcane yearbook. A ranking of operational efficiency was developed, applying Data Envelopment Analysis (DEA) technique, through which was possible to verify which were the most efficient among 355 sugarcane mills and, therefore, compare the variables size, location and operational efficiency among the Brazilian mills. The quantitative analysis suggests that among the efficient groups, there is a major concentration of larger mills, located in the state of São Paulo. Aiming an in-depth analysis, a multiple-case study was conducted in a group of sugarcane mills, and interviews with experts in the sugarcane industry were developed. Therefore, the conclusion is that operational efficiency of sugarcane mills depends on the variable location, as larger mills tend to invest more in technologies that provide major gain in operational efficiency. The operational efficiency depends also on the location of the sugarcane mill, as the state of São Paulo provides favorable edaphoclimatic conditions for the juice extraction of sugarcane with a higher level of sucrose content, hence possibly having influence over the operational efficiency. This study, therefore, provides subsidies so that managers may obtain higher levels of operational efficiency, as well as support decisions of investments in the sugarcane industry, as the decisions concerning location and size may influence the sugarcane mill efficiency.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:50:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2552.pdf: 3720513 bytes, checksum: fef1e4e66d1cfc987b00426d1ca179d2 (MD5) Previous issue date: 2009-04-24 / The main concern of this work is related to the development of an aggregate production planning model of a cooperative society of sugar and alcohol milling companies. This mathematical model is based on a hierarquical approach between the annual planning problem of the cooperative and the tactical planning horizon of the sugarcane mills. In the cooperative level the main questions are related to the allocation of production goals to each mill and the management of inventory and dynamic demands. In the milling companies level a process selection model aims at helping the decision makers to determine the quantity of sugarcane crushed, the selection of sugarcane suppliers, the selection of sugarcane transport system suppliers, the selection of industrial process used in the sugar, alcohol, molasses and energy production. Besides that, this work presents an analysis of the impact of uncertainties in the aggregate planning problem parameters, using robust optimization techniques. To solve the linear and mixed integer mathematical problem found in this modeling, we applied a state of the art modelling language with an optimization solver. A case study was developed in a cooperative of sugar and alcohol milling companies located in the state of Alagoas- Brazil and at Santa Clotilde mill, located in the city of Rio Largo-AL. The results of this case study helped us to verify the applicability of the proposed models in the aggregate production planning of the studied organizations. Computational results are presented and analyzed with real data application. / O objetivo deste trabalho é desenvolver modelos de programação matemática para o planejamento agregado da produção em usinas cooperadas do setor sucroenergético. Os modelos desenvolvidos devem considerar a relação hierárquica existente entre o planejamento anual de toda a cooperativa e o planejamento tático de safra de uma das usinas cooperadas. No nível de decisão da cooperativa o modelo deve indicar a meta de produção de cada usina e definir a política de estocagem e de atendimento da demanda. No nível de decisão da usina o modelo deve sugerir a quantidade de cana-de-açúcar colhida por fornecedor, a quantidade de cana transportada por prestador de serviço, a seleção dos processos de produção de açúcar, álcool, melaço e energia elétrica. Além disso, esta tese explora a aplicação de técnicas de otimização robusta para tratar incertezas inerentes aos parâmetros utilizados no processo decisório da cooperativa e de cada usina. Para resolver os modelos de programação linear e programação inteira mista, utilizou-se uma linguagem de modelagem algébrica e um solver de última geração de programação matemática. Um estudo de caso foi realizado na cooperativa regional dos produtores de açúcar e álcool do estado de Alagoas e na usina cooperada Santa Clotilde, localizada no município de Rio Largo-AL. Neste estudo, foi possível verificar a adequação dos modelos propostos quando aplicados para apoiar decisões envolvidas no planejamento agregado da produção das organizações estudadas. Resultados computacionais são apresentados e analisados, comparando o planejamento executado pelas empresas e os resultados obtidos com a modelagem.