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Dissertações |
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JÚLIA CAROLINA BRAZ DE FREITAS BIJOS
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MODELAGEM DE EQUILÍBRIO DE FASES DO METANO EM DIGESTÃO ANAERÓBIA
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Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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MEMBROS DA BANCA :
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KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
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ARIUSKA KARLA BARBOSA
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Data: 24/01/2019
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Para compreender de forma detalhada o processo anaeróbio e inclusive controlá-lo melhor, a modelagem matemática é uma ferramenta essencial sugerindo modelos como o Anaerobic Digestion Model (ADM1). Em geral, este e outros modelos anaeróbios utilizam somente a Lei de Henry como Lei de equilíbrio, que permite avaliar a condição de saturação dos gases no sistema, mas postula algumas considerações simplificadoras acerca de aspectos como a idealidade da solução. Neste contexto, autores relatam supersaturação de CH4 em efluentes, com base no grau de saturação obtido pela Lei de Henry. A presente pesquisa objetivou verificar a validade desta Lei na predição da produção de gases e na condição de equilíbrio do sistema, possibilitando também avaliar se por um método que considera as não idealidades da solução, a estimativa de distribuição de fases do CH4 varia, corroborando com os relatos de supersaturação deste gás. Para isto, foi realizada uma integração numérica das EDO’s que compõem o modelo ADM1, implementado em Matlab®, com o software termodinâmico Aspen Plus®. Foram realizadas cinco simulações no software termodinâmico, empregando o método Ideal e o método não ideal Elecntrl. Foi possível verificar pelos resultados que mesmo utilizando o método não ideal, não houve diferenças significativas na predição da produção de gases entre o ADM1 e o Aspen Plus, embora tenham havido pequenas diferenças na distribuição do CH4 dissolvido. Mas ainda assim, não foi possível detectar supersaturação do Metano. Os resultados demonstram que as predições do ADM1 equivalem ao esperado pelo equilíbrio termodinâmico. Desta forma, foi possível verificar que a simplificação da condição de idealidade pela Lei de Henry apenas, é válida para este caso.
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To understand anaerobic process in a meticulous form including better control it, mathematical modelling is an essencial tool by suggesting models as Anaerobic Digestion Model n.1 (ADM1). Generally, this and another anaerobic models use only Henry’s Law as equilibrium law, which allows to evaluate the saturation condition of gases in the system, but states some simplifying considerations about aspects such ideality of solution. In this context, authors report the supersaturation of CH4 in effluents, based on saturation degree obtained by Henry’s Law. The present research aimed to verify the validity of this law in predicting the gases production and on system equilibrium conditions, enabling also to evaluate if by choosing a method that consider non-idealities of solution, the phase distribution estimation of CH4 varies, confirming the reports of supersaturation. For this, it was realized a numeric integration of EDO’s that set ADM1 model, implemented in Matlab®, with the thermodynamic software Aspen Plus. It was performed five simulations in the thermodynamic software, applying the method Ideal and non-ideal Elecntrl. It was possible to notice by results that even applying non-ideal method, that was not significative differences in the prediction of gases between ADM1 model and Aspen Plus, although there were small differences in dissolved CH4 distribution. Nevertheless, it was not possible to detect methane supersaturation. The results demonstrate that ADM1 predictions is equivalent to expected by thermodynamic equilibrium. This way, it was possible to verify that the simplification of the ideality condition by Henry’s Law, is valid for this case.
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FRANCISCO JAIRAN DIONIZIO PEDRO
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Avaliação de complexos eólicos através do método de decisão multicritério TOPSIS
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Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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MEMBROS DA BANCA :
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KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
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ADONIAS MAGDIEL SILVA FERREIRA
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EDUARDO OLIVEIRA TELES
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Data: 28/01/2019
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Esta pesquisa tem por objetivo avaliar o volume de investimento nos complexos eólicos em 22 municípios do Estado da Bahia, localizadas no eixo central do estado, através do método de decisão muticritério TOPSIS. Para definição dos critérios e método mais adequado, foi realizada uma Revisão Sistemática da Literatura - RSL nas bases Compendex e Scopus de acordo com o protocolo que foi estruturado. Para aplicação do método de decisão, foi definido os seguintes critérios: investimentos por Mega-Watts (MW) produzidos, investimentos por quantidades de usinas e MW por quantidade de usina; foi determinado o vetor peso igual a 0,33 para todos os critério. Em seguida, foi feito a normatização, ponderação da matriz de decisão, cálculo da solução ideal positiva e negativa, cálculo da distânica e coeficiente de aproximaçao com auxílio do software R e planilha eletrônica. Com os resultados obtidos a partir da RSL, verificou-se que é crescente o número de publicações acerca da temática multicritério. A colaboração de países europeus, do Oriente Médio e da Ásia, principalmente a China, possuem a maior malha de colaboração e o método TOPSIS apresentou-se como melhor ferramenta para o problema estruturado neste trabalho. Foi estabelecido o ordenamento onde Sento Sé foi a melhor avaliada enquanto Casa Nova ocupou o último lugar. Ao distribuir espacialemnte o ordenamento foi possível observar dois grupos distribuídos espacialmente de forma oposta. Sendo assim, conclui-se que a RSL contribuiu para compreensão do que é um processo de decisão com base em multicritério, sua importância e como o Brasil está aquém na discussão dessa temática. Além disso, conclui-se que os municípios melhor avaliados são: Sento Sé ; Pindaí; Itaguaçu da Bahia; Caetité; Xique-Xique; Riancho de Santana e que há municípios com potencial de geração mas que não está sendo completamente aproveitado.
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This research aims to evaluate the volume of investment in wind farms in 22 municipalities of the State of Bahia, located in the central axis of the state, using the TOPSIS muticriter decision method. To define the criteria and the most appropriate method, a Systematic Review of Literature - RSL was carried out at Compendex and Scopus bases according to the protocol that was structured. For the application of the decision method, the following criteria were defined: investments by Mega Watts (MW) produced, investments by quantities of plants and MW by quantity of plant; the weight vector was determined to be equal to 0.33 for all the criteria. Next, the standardization was done, weighting of the decision matrix, calculation of the ideal positive and negative solution, calculation of the distance and coefficient of approximation with the aid of software R and spreadsheet. With the results obtained from the RSL, it was verified that the number of publications on the multicriteria theme is increasing. The collaboration of European countries, the Middle East and Asia, mainly China, has the largest collaborative network and the TOPSIS method presented itself as the best tool for the problem structured in this work. The order was established where Sento Sé was the best evaluated while Casa Nova occupied the last place. By spatially distributing the arrangement it was possible to observe two groups spatially distributed in opposite ways. Thus, it is concluded that the RSL contributed to the understanding of what a decision-making process is based on multicriteria, its importance and how Brazil falls short in the discussion of this theme. In addition, it can be concluded that the best evaluated municipalities are: Sento Sé; Pindaí; Itaguaçu da Bahia; Caetité; Xique-Xique; Riancho de Santana and that there are municipalities with potential of generation but that is not being completely taken advantage of.
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NOYALA SOUZA CERQUEIRA FONSECA
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Obtenção de bioquerosene por pirólise rápida catalítica de biomassa de microalgas
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Orientador : EMERSON ANDRADE SALES
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MEMBROS DA BANCA :
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AROLDO FÉLIX DE AZEVEDO JÚNIOR
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EMERSON ANDRADE SALES
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JOSE GERALDO DE ANDRADE PACHECO FILHO
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ROGER THOMAS FRANCOIS FRETY
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Data: 08/02/2019
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As microalgas tem se mostrado matéria-prima de grande potencial para a produção de biocombustíveis, em substituição parcial ao petróleo, assim como de fontes renováveis de energia já utilizadas. Estes microorganismos, nas diversas formas e meios de cultura, são convenientes á produção do combustível, pois possuem gorduras (triglicerídeos e ácidos graxos), que são de fato matéria-prima para obtenção de biogás, de biogasolina, de bioquerosene e de biodiesel. Este trabalho visou a produção de bioquerose de aviação a partir de biomassa de microalgas: Nannochloropsis oculata, Halamphora coffeaeformis e Desmodesmus sp., enfatizando a viabilidade do uso das mesmas quando submetidas ao processo de conversão termoquímica: pirólise rápida catalítica. Este estudo também destacou importante papel da catálise na pirólise rápida, pois catalisadores influenciam agindo paralelamente ao craqueamento térmico, sendo capazes de orientar às reações aos produtos de interesse. Foi verificado que os produtos gerados na micropirólise do ácido miristico na presença de catalisadores do tipo γ-Al2O3 e Nb2O5, em dois níveis de temperatura e métodos de pirólise; por meio de um planejamento fatorial; apresentaram formação de cetonas e hidrocarbonetos por desoxigenação do ácido graxo, o qual foi usado como matriz simplificada em relaçao às microalgas. Comprendidas as melhores condições de pirólise: 600°C, método heart cut com γ-Al2O3 e conhecendo os primeiros compostos das reações de craqueamento, novos testes, desta vez com extrato de microalgas, obtidos com diferentes solventes foram pirolisados. A carga que apresentou melhor rendimento em bioquerosene e baixo teor de nitrogenados foi a Halamphora coffeaeformis, cujo extrato foi obtido por n-hexano. A pirólise puramente térmica do extrato de Desmodesmus sp. com n-hexano foi comparada com a catalítica, usando γ-Al2O3. De fato a catalítica apresentou maior rendimento em bioquerosene, promovendo maior desoxigenação. A pirólise catalítica das biomassas secas foram avalidas e comparadas. Os produtos apresentaram concentração média em area de 30% de querosene. Desta vez a Nannochloropsis oculata apresentou maior rendimento. A análise química dos querosenes permitiu verificar também que para cada espécie foi possível obter perfis distintos de querosene, e quem em comparação a pirólise térmica, a presença do catalisador aumentou a formação de hidrocarbonetos na faixa do querosene, com nove a quinze carbono. Os prudutos nesta faixa apresentaram excelente compatibilidade para serem usados como querosene de aviação comercial na forma de drop in fuel.
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Microalgae have proved to be a raw material of great potential for the production of biofuels, partially replacing petroleum, as well as renewable energy sources already used. These microorganisms, in the various forms and media of culture, are convenient for the production of the fuel, since they have fats (triglycerides and fatty acids), which are in fact raw material for obtaining biogas, biogasoline, bioquerosene and biodiesel. This work aimed at the production of aviation bioquerose from microalgae biomass: Nannochloropsis oculata, Halamphora coffeaeformis and Desmodesmus sp., Emphasizing the feasibility of using them when subjected to the thermochemical conversion process: rapid catalytic pyrolysis. This study also highlighted the important role of catalysis in the rapid pyrolysis, since catalysts influence acting in parallel to thermal cracking, being able to guide reactions to the products of interest. It was verified that the products generated in the micropirolysis of myristic acid in the presence of catalysts of the type γ-Al2O3 and Nb2O5, in two temperature levels and pyrolysis methods; by means of a factorial planning; showed formation of ketones and hydrocarbons by deoxygenation of the fatty acid, which was used as a simplified matrix in relation to microalgae. When the best pyrolysis conditions were reached: 600 °C, heart cut method with γ-Al2O3 and knowing the first compounds of cracking reactions, new tests, this time with microalgae extract, obtained with different solvents were pyrolysed. The load that presented the best yield in bioquerosene and low nitrogen content was Halamphora coffeaeformis, whose extract was obtained by n-hexane. The pure thermal pyrolysis of Desmodesmus sp. with n-hexane was compared to the catalyst using γ-Al2O3. In fact, catalytic activity presented higher yields in biokerosene, promoting higher deoxygenation. The catalytic pyrolysis of the dried biomass was evaluated and compared. The products presented average yield of 30% of kerosene, in area. This time the Nannochloropsis oculata presented higher yield. The chemical analysis of the kerosene allowed to verify also that for each species it was possible to obtain different kerosene profiles, and who in comparison to thermal pyrolysis, the presence of the catalyst increased the formation of hydrocarbons in the range of kerosene, with nine to fifteen carbons. The guitars in this range showed excellent compatibility to be used as commercial aviation kerosene in the form of drop in fuel.
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DAYVID SOUZA SANTOS
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PANORAMA DA SOCIOECONOMIA SOLIDÁRIA DO TERRITÓRIO LITORAL SUL DA BAHIA.
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Orientador : RICARDO DE ARAUJO KALID
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MEMBROS DA BANCA :
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RICARDO DE ARAUJO KALID
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NILTON VASCONCELOS JUNIOR
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GENAUTO CARVALHO DE FRANCA FILHO
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FERNANDO LUIZ PELLEGRINI PESSOA
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Data: 20/03/2019
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O Território Litoral Sul da Bahia (TLS), até o final da decada de 70 teve o cacau co-mo um dos pilares da economia baiana, com a produção baseada no modelo con-centrador de renda, onde muitos trabalhadores viviam nas fazendas de cacau em situação de semiescravidão. A partir de 1980, com o surgimento da praga vassoura de bruxa, a cultura do cacau começa a perder influência econômica, política e social. Esta dissertação pretende fazer um estudo sobre a realidade socioeconomica da economia solidária no TLS e qual é o conteúdo tecnológico empregado no processo produtivo desses empreendimentos frente ao declínio da cacauicultura. Esta análise é o resultado de uma pesquisa envolvendo 147 empresas econômicas solidárias mapeadas no TLS. Foram avaliados, entre outros, o grau de formalidade, o nível de empreendedorismo, o associativismo e o cooperativismo; o grau de independência financeira e tecnológica; o relacionamento com o treinamento de seus participantes e o papel das instituições de ensino, pesquisa e extensão no apoio aos projetos a-bordados. O método utilizado na pesquisa é o dedutivo, acompanhado por meio de verificação com abordagens exploratórias e descritivas. Os resultados indicam que esses empreendimentos não possuem uma cultura empreendedora e não utilizam tecnologias modernas ou inovação tecnológica, além de terem uma matriz artesanal dos meios de produção. Para superar esta realidade é preciso que o poder público estruture programas de desenvolvimento de empreendimentos cooperativos da eco-nomia solidária com alto valor agregado, tendo enfoque na pesquisa, ciência e tec-nologia, como também na formação de capital humano.
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The Southern Coastal Territory of Bahia (TLS), until the end of the 1970s, had cocoa as one of the pillars of the Bahian economy, with production based on the con centric model of income, where many workers lived on the cocoa plantations in semi-slavery. From the 1980s, with the appearance of the witch's broom pest, the cocoa culture began to lose economic, political and social influence. This dissertation intends to make a study about the socioeconomic reality of the solidarity economy in the TLS and what is the technological content used in the productive process of these enterprises against the decline of cacauicultura. This analysis is the result of a survey involving 147 charitable economic enterprises mapped in TLS. The degree of formality, level of entrepreneurship, associativism and cooperativism were evaluated, among others; the degree of financial and technological independence; the relationship with the training of its participants and the role of teaching, research and extension institutions in supporting the projects addressed. The method used in the research is the deductive, accompanied by verification with exploratory and descriptive approaches. The results indicate that these enterprises do not have an entrepreneurial culture and do not use modern technologies or technological innovation, besides having an artisanal matrix of the means of production. In order to overcome this reality, it is necessary that the public power structure programs for the development of cooperative enterprises of the solidarity economy with high added value, focusing on research, science and technology, as well as on the formation of human capital
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LUCAS DE ARAUJO WANDERLEY ROMEIRO
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TÉCNICAS DE DESAGREGAÇÃO DE CONSUMO D'ÁGUA A PARTIR DA DINÂMICA DE VAZÃO EM RESIDÊNCIAS
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Orientador : ANTONIO CEZAR DE CASTRO LIMA
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MEMBROS DA BANCA :
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ANTONIO CEZAR DE CASTRO LIMA
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EDUARDO FURTADO DE SIMAS FILHO
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CARLOS EDUARDO VIANA NUNES
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Data: 17/04/2019
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A pesquisa, do tipo experimental, visa o desenvolvimento de técnica de separação de consumo d’água em uma residência, que equacione simplicidade, eficiência e adaptabilidade para instalações de baixo custo. Atualmente, os estudos e procedimentos voltados para o monitoramento da utilização de água em residências são ínfimos, inacessíveis e seus resultados não conseguem atingir por exemplo um consumidor de baixa renda. Este projeto consiste no desenvolvimento de uma técnica simples que possa ser incorporada a sistemas microcontrolados, capazes de estudar, desagregar (distinguir) cargas e identificar padrões de utilização de água. Durante o desenvolvimento, foi decidido utilizar metodologias simples para aquisição do sinal que reflete o deslocamento de fluido no interior da tubulação em direção às saídas, analisando assim o padrão de retorno dos pulsos emitidos por um sensor de efeito hall resultante desta vazão; assim sendo capaz de identificar e traduzir este deslocamento em informação digital. Com isso, nasceu o que foi batizado de impressão digital de cada ponto, que posteriormente será aplicada em tempo real num algoritmo que foi inspirado em uma regressão polinomial de segunda ordem, em conjunto com filtros de fluxos individuais para instituir diferenciações. Estudando e determinando a característica intrínseca e cada tipo de sinal, requerendo pouca informação e baixo poder de processamento; conseguindo como produto fim, uma solução extremamente simples, replicável e com baixo custo, concedendo a possibilidade para futura constituição de um produto comercial e acessível para consumidores de baixa renda.
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The research, of the experimental type, aims at the development of technique of separation of water consumption in a residence, which equates simplicity, efficiency and adaptability to low cost installations. Currently, studies and procedures aimed at monitoring the use of water in homes are small, inaccessible and their results can not reach, for example, a low-income consumer. This project consists of the development of a simple technique that can be incorporated into microcontrolled systems, capable of studying, discharging (distinguish) loads and identifying patterns of water use. During development, it was decided to use simple methodologies to acquire the signal that reflects the displacement of fluid inside the pipe towards the outputs, thus analyzing the return pattern of the pulses emitted by a hall effect sensor resulting from this flow; thus being able to identify and translate this shift into digital information. We called this the "digital fingerprint of each point", which will later be applied in real time in an algorithm that was inspired by a second-order polynomial regression, in conjunction with individual flow filters to institute differentiations. Studying and determining the intrinsic characteristic and each type of signal, requiring little information and low processing power; achieving as an end product an extremely simple, replicable and low cost solution, which potentially allows the creation and comercialization of an affordable product for low income consumers.
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MARCOS MIRANDA SILVA SOUZA
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PRECIPITAÇÃO DE ASFALTENOS EM RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO POR INJEÇÃO DE CO2 E DEPLEÇÃO: MODELAGEM E SIMULAÇÃO DO EQUILÍBRIO DE FASES A ALTA PRESSÃO.
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Orientador : GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
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MEMBROS DA BANCA :
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CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
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FABIO PEDRO DO NASCIMENTO
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FREDERICO WANDERLEY TAVARES
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GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
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ROGERIO FERNANDES DE LACERDA
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Data: 29/04/2019
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O deslocamento miscível com CO2 é um dos métodos de recuperação de petróleo mais promissores, bastante empregado em campos maduros, e atualmente de grande interesse nos reservatórios do pré-sal brasileiro. Devido aos elevados teores de CO2, que por razões ambientais não pode ser liberado para a atmosfera, a principal alternativa no pré-sal é a sua reinjeção nos poços. Além de aumentar a recuperação de óleo, a reinjeção permite o aprisionamento de parte desse gás no reservatório. Porém, a injeção de CO2 e a depleção podem ocasionar a precipitação de asfaltenos, fração mais pesada e molecularmente complexa do óleo, e ocasionar a sua gradual deposição no reservatório, tubulação dos poços e outros equipamentos, culminando com o bloqueio dos mesmos e a interrupção da produção de petróleo, o que causaria perdas econômicas significativas. Por isso, prever o início (onset) da precipitação dos asfaltenos e a quantidade de asfaltenos a precipitar, devido à injeção de CO2 ou à depleção, é um desafio científico e tecnológico. A presente dissertação contribui para o aprofundamento da compreensão dos aspectos principais da modelagem da precipitação dos asfaltenos, para o cálculo preciso do onset de precipitação e das quantidades de asfalteno precipitado, em um cenário de escassez de dados experimentais nas condições de reservatório. Avaliou-se o efeito de diferentes métodos de caracterização da fração residual do petróleo no cálculo do onset de precipitação de asfaltenos e da quantidade de asfalteno precipitado em função da fração molar de CO2, utilizando-se o método de Hirschberg. Adicionalmente, desenvolveu-se um novo método para o cálculo do onset de precipitação de asfaltenos baseado na modelagem e simulação da densidade da mistura de óleo e CO2, usando-se o modelo de Hirschberg e a equação SRK. Ainda, simulou-se o envelope de precipitação de asfaltenos utilizando o modelo de Hirschberg, a partir de uma quantidade reduzida de dados experimentais. Os resultados obtidos indicam o êxito de ambos os modelos no ajuste aos poucos dados experimentais disponíveis, mas as suas capacidades preditivas não foram suficientemente exploradas, o que necessitaria de uma maior quantidade de dados experimentais. A determinação experimental de dados da pressão do início de precipitação (AOP – asphaltene onset pressure), para diferentes injeções de CO2, permitiria também a construção e simulação de Envelopes de Precipitação de Asfaltenos mais completos e abrangentes.
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The multiple contact miscible floods involving CO2 injection into reservoirs represent one of the most efficient enhanced oil recovery (EOR) processes widely used in mature fields and currently of great interest in Brazilian pre-salt reservoirs. Due to the high levels of CO2, which for environmental reasons cannot be released to the atmosphere, the main solution in pre-salt is its reinjection into the well. In addition to increase the oil recovery, the reinjection allows trapping the gas confined in the reservoir. However, CO2 injection and depletion may induce precipitation of asphaltenes, the heaviest and most complex fraction of the oil, causing its gradual deposition in the reservoir and facilities, which can stop the oil production and transportation, with significant economic losses. Therefore, predicting the asphaltene onset precipitation and the amount precipitated under CO2 injection or depletion is a scientific and technological challenge. This dissertation contributes to a better understanding of the main aspects of modeling asphaltene precipitation to accurately calculate the onset of precipitation and the amount of asphaltene precipitated, under reservoir conditions and with few experimental data. The effect of different characterizations methods for the residual oil fraction on the calculation of the asphaltene onset precipitation and the amount precipitated is critically evaluated as a function of the CO2 molar fraction by using the Hirschberg model. In addition, a new method is proposed to determine the asphaltene onset precipitation based on modeling and simulation of the density of the mixture oil-CO2 using the Hirschberg model and the SRK equation of state. Also, the asphaltene precipitation envelope is simulated using the Hirschberg model from a limited amount of experimental data. The results indicate the success of both models in correlating the available experimental data, but their predictive capabilities were not enough explored, because it would require a larger amount of experimental data. The experimental determination of the asphaltene onset pressure (AOP) for different conditions of CO2 injections would also allow the construction and simulation of more complete and comprehensive Asphaltenes Precipitation Envelopes.
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SARA OLIVEIRA NUNES
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MODELO DE AVALIAÇÃO GERENCIAL PARA TRANSIÇÃO ENERGÉTICA APLICADO AO SETOR EÓLICO
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Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
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MEMBROS DA BANCA :
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ANDRÉ LUIS ROCHA DE SOUZA
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EDNILDO ANDRADE TORRES
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EDUARDO OLIVEIRA TELES
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JOSE RICARDO UCHOA CAVALCANTI ALMEIDA
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Data: 09/05/2019
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O petróleo tem sido a principal fonte de energia utilizada pela humanidade por muitos anos. Porém, as características finitas, assim como as consequências de sua utilização, acarretaram na busca pelo desenvolvimento de novas fontes de energia renováveis, ou seja, realizar a transição energética. A energia eólica vem se destacando como uma alternativa para suprir uma demanda crescente de energia. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo de apoio à tomada de decisão para incentivar empresas a realizarem a transição energética ao setor eólico. O modelo foi baseado na metodologia TOPSIS de análise multicritério. Os dados para aplicação do modelo foram obtidos através da revisão da literatura e da aplicação de questionário a empresas do setor. A forma como as empresas desses mercados relacionam a tomada de decisão com fatores internos e externos é diferente. As empresas foram enquadradas segundo perfis de investimento e, a partir daí, analisadas quanto a capacidade de transição. O resultado da simulação com dados de empresas de petróleo mostrou que a empresa com experiência em fontes renováveis teve uma aproximação de 57% com a solução ideal do TOPSIS, enquanto a empresa que apenas investe em petróleo, uma aproximação de 42%. Mesmo assim, o resultado foi considerado positivo para o investimento, pois as empresas estavam dentro da faixa de aceitação para perfis de investimentos arrojados.
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The oil has been humanity's main source of energy for many years. However, as finite characteristics, as well as the consequences of their use, they are carried out in the search for the development of new renewable energy sources, that is, to realize an energetic transition. Wind energy has emerged as an alternative to meet growing energy demand. The case of this work developed a model to support the decision making for the companies that perform an energy transeitoria to the wind sector. The model was based on the TOPSIS - methodology of Multicriteria analysis. Data for the application of the model were obtained through literature review and questionnaire application. The way companies were incorporated into decision making by internal and external variables is different. The companies were classified according to investment profiles and, from there, analyzed as to the capacity of transition. The result of the simulation with data from oil companies showed that the company with experience in renewable sources had a 57% approximation with the ideal solution of TOPSIS, while the company that only invests in oil, an approximation of 42%. Even so, the result was considered positive for the investment, as the companies were within the range of acceptance for bold investment profiles.
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JOÃO VITOR STORTI NOVO
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ANÁLISE DE CONFIABILIDADE DE SISTEMAS DE MÁQUINAS COLHEDORAS DE CANA-DE-AÇÚCAR USANDO O MODELO q-WEIBULL
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Orientador : SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
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MEMBROS DA BANCA :
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SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
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KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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HERMAN AUGUSTO LEPIKSON
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EDILSON MACHADO DE ASSIS
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Data: 05/06/2019
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A colheita de cana-de-a¸cu´car com o uso de m´aquinas colhedoras influencia diretamente a demanda de mat´eria-prima requerida pelas indu´strias para a produ¸c˜ao de a¸cu´car, etanol biocombust´ıvel e bioenergia. O estudo de tempos at´e a falha por meio de c´alculos ade- quados de confiabilidade pode ajudar a evitar paradas operacionais indesejadas. Cinco sistemas de colhedoras de cana-de-a¸cu´car denominados extra¸c˜ao, transporte de cana, propuls˜ao, movimenta¸c˜ao e eletrˆonico s˜ao analisados por meio de uma compara¸c˜ao entre quatro modelos de tempos de vida: q-Weibull, Weibull, q-exponencial e exponencial. O modelo q-Weibull, que possui uma conex˜ao com a mecˆanica estat´ıstica n˜ao extensiva, ´e a generaliza¸c˜ao com quatro parˆametros do modelo usual de Weibull de trˆes parˆametros. O modelo q-Weibull recupera em casos particulares as distribui¸c˜oes Weibull, q-exponencial e exponencial. A q-Weibull ´e assintoticamente uma lei de potˆencia e se torna uma expo- nencial em uma condi¸c˜ao limite. Enquanto uma lei de potˆencia, a distribui¸c˜ao q-Weibull ´e capaz de modelar sistemas complexos e se torna flex´ıvel o suficiente para unificar dois ti- pos de comportamentos n˜ao mon´otonos em sua fun¸c˜ao taxa de falha que n˜ao s˜ao poss´ıveis com os outros trˆes modelos: a curva em forma de banheira e a curva unimodal. Estes dois tipos de formas s˜ao descritos continuamente, com um conjunto fixo de quatro parˆametros. A aplica¸c˜ao dos modelos aos exemplos pr´aticos ´e feita com a estima¸c˜ao de parˆametros usando o m´etodo gr´afico de probabilidades, m´ınimos quadrados e maximiza¸c˜ao do co- eficiente de determina¸c˜ao. O Crit´erio de Informa¸c˜ao Akaike corrigido ´e utilizado para auxiliar na sele¸c˜ao dos modelos. S˜ao apresentadas aplica¸c˜oes de express˜oes anal´ıticas e ilustra¸c˜oes gr´aficas das fun¸c˜oes confiabilidade e taxa de falha.
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The harvest of sugarcane with the use of harvesting machines directly influences the raw material demand required by the industries for the production of sugar, ethanol biofuel and bioenergy. The study of times to failure through proper reliability calculations can help avoid unwanted operational outages. Five systems of sugarcane harvesters called extraction, sugarcane transport, propulsion, drive and electronic are analyzed through a comparison of four models of lifetimes: q-Weibull, Weibull, q-exponential and exponential. The q-Weibull model, which has a connection with nonextensive statistical mechanics, is the generalization with four parameters of the usual three-parameter Weibull model. The q-Weibull model recovers as particular cases the Weibull, q-exponential and exponential distributions. A q-Weibull is asymptotically a power law and becomes an exponential in a limit condition. As a power law, the q-Weibull distribution is able to model complex systems and becomes flexible enough to unify two types of nonmonotonic behavior in their failure rate function that are not possible with the other three models: a bathtub and unimodal curves. These two types of shapes are described continuously, with a fixed set of four parameters. The application of the models to the practical examples is done with the estimation of parameters using probability plotting method, least squares and maximization of the coefficient of determination. The Akaike Information Criterion is used to support selection of models. Analytical expressions applications and graphical illustrations of the reliability and failure rate functions are presented.
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KALILA CALIL BARRETO COUTO
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AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE APLICAÇÃO DA FERRAMENTA HFMEA COMO ELEMENTO PARA PROMOÇÃO DE UMA GESTÃO INTEGRADA EM HEMOCENTRO
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Orientador : ASHER KIPERSTOK FIRST
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MEMBROS DA BANCA :
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Claudia Spegiorin Vicente
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KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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MARCIA MARA DE OLIVEIRA MARINHO
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Data: 13/06/2019
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A busca de uma gestão integrada da Qualidade, Saúde, Segurança, Meio Ambiente e Custos mais ativa no sistema de saúde trouxe a necessidade do estudo das perdas nas atividades desenvolvidas pelos hemocentros públicos brasileiros. Sendo assim, este estudo propôs a identificação e hierarquização das causas de perdas de bolsas de sangue e hemocomponentes em um Hemocentro Público Brasileiro por meio da aplicação da ferramenta Health Failure Mode and Effects Analysis (HFMEA). Esta ferramenta foi utilizada para análise e determinação da priorização das ações para as causas de perdas de bolsas como forma de suporte da gestão integrada no Hemocentro em estudo. A partir da aplicação da técnica foram identificados sete (07) modos de falhas prioritários que ocasionam em impacto ambiental, de saúde e segurança e aos custos do Hemocentro. Dessa forma, concluiu-se que é possível inserir a gestão ambiental e financeira no setor ao realizar a aplicação da ferramenta e determinar prioridades para redução de risco, redução de impacto ambiental e ainda benefícios financeiros.
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The search for an integrated management that includes quality, health, security, environment, costs, and could be more active inside the health system, brought the necessity of studies about the waste of blood bags in activities developed in the Brazilian Public Blood Centers. This way, studies shows that the causes of blood bag waste, also blood components, could be identified, once applied the Health failure mode and effects analysis (HFMEA). This tool was used to determine the actions that should be taken, and your priorities to solve the waste issue in the Brazilian Blood center who was participating of the study. Once applying the technics, it was possible to identify 7 (seven) causes of the environment impacts, that interfere in the costs. Concludes that, it is possible to introduce an environment and financial management to the sector, by applying the tools that can identify the priorities and reduce the risk, also solving financial issues.
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BRENNER BIASI SOUZA SILVA
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“MINERAÇÃO DE DADOS PARA PREDIÇÃO DE FALHA EM SISTEMA DE COLETA DE EFLUENTES”.
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Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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MEMBROS DA BANCA :
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KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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LEIZER SCHNITMAN
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LUCIANO MATOS QUEIROZ
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Data: 19/06/2019
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A ocorrência de transbordamentos nos sistemas de retenção de efluentes industriais é um aspecto ambiental e operacional importante na maioria das indústrias. O objetivo deste trabalho foi analisa e classificar o comportamento da precipitação pluviométrica e transbordamentos, e propor um modelo preditivo de extravasamento para uma bacia do sistema de retenção de efluentes industriais em uma refinaria de petróleo. A análise de agrupamento para séries temporais de precipitação e nível de tanques foi analisada a partir da perspectiva de similaridade entre os agrupamentos e da detecção de pontos de mudança para determinar o comportamento das séries temporais. Um modelo preditivo construído foi proposto também para em sistema de drenagem pluvial em área industrial utilizando aprendizado de máquina supervisionado com o objetivo de indicar se a bacia de contenção extravasará no intervalo de 24 horas, com emprego das técnicas utilizadas k-nearest neighbors (KNN) e Random Forest. O conjunto de metodologias de aprendizado de máquina não supervisionadas usadas permitem obter informações sobre eventos hidrológicos e de processo em cenários com baixa disponibilidade de dados sem a necessidade de aumentar a informação. Foi identificado que, na ausência de precipitação ou ocorrência de baixos volumes diários de precipitação, o sistema falhou, e a porcentagem de transbordamentos é maior do que o valor natural esperado. Além disso, não há transbordamentos em períodos chuvosos se houver operação satisfatória do sistema. Cenários e variações de técnicas de amostragem para o treinamento dos modelos de classificação foram utilizados. Os melhores resultados foram obtidos a partir do algoritmo Random Forest com emprego da técnica de reamostragem oversampling, undersampling e ROSE.
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The occurrence of overflows in industrial effluent retention systems is an important environmental and operational aspect in most industries. The objective of this work was to analyze and classify the behavior of rainfall and overflows, and to propose a predictive model of overflows into a basin of the industrial effluent retention system in an oil refinery. The cluster analysis for precipitation and tank level time series is analyzed from the perspective of similarity between clusters and the detection of change points to determine the behavior of time series. A constructed predictive model was also proposed for rainwater drainage systems in industrial areas using supervised machine learning with the objective of indicating whether the containment basin will overflow within 24 hours, using the techniques used k-nearest neighbors (KNN) and Random Forest. The set of unsupervised machine learning methodologies used allows information to be obtained on hydrological and process events in scenarios with low data availability without the need to increase the information. It was identified that, in the absence of precipitation or occurrence of low daily precipitation volumes, the system failed, and the percentage of overflows is higher than the expected natural value. In addition, there are no overflows in rainy periods if there is satisfactory operation of the system. Scenarios and variations in sampling techniques for training the classification models were used. The best results were obtained from the Random Forest algorithm using the oversampling, undersampling and ROSE re-sampling techniques.
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MARCOS OLIVIO SCARAMUSSA JUNIOR
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SISTEMAS DE COGERAÇÃO PARA PEQUENAS E MÉDIAS EMPRESAS DO SETOR TERCIÁRIO
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Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
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MEMBROS DA BANCA :
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ANTONIO GABRIEL SOUZA ALMEIDA
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EDNILDO ANDRADE TORRES
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JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
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VITOR PINHEIRO FERREIRA
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Data: 09/07/2019
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A viabilidade técnica, ambiental e econômica de sistemas de cogeração de energia, baseados em motor alternativo a gás natural e chiller por absorção foi investigada. Projetos que atendam à crescente demanda por diversificação da oferta energética no Brasil já são bem estudados, mas o alinhamento entre as modernas legislações de incentivo e regulação com as tecnologias disponíveis no mercado para aplicação em supermercados não é bem compreendido. O objetivo do estudo foi dividido em: desenvolvimento de um indicador técnico (AT) e um indicador econômico (VEO) para avaliação geral de projetos de cogeração; aplicação de um indicador ambiental; mapeamento das restrições e exigências de projeto no que diz respeito à legislação da cogeração qualificada e compensação de energia; levantamento da carga térmica e elétrica em um estudo de caso; modelagem da planta de cogeração para atender o estudo de caso; avaliação do estudo de caso por meio dos indicadores desenvolvidos. Os resultados apresentam as melhores combinações para implantação de sistemas de cogeração, através de uma abordagem técnica, utilizando diferentes modelos de chiller por absorção; e uma abordagem ambiental, com a emissão de CO2 desses sistemas, comparada com a emissão da matriz brasileira. No quesito econômico, os resultados apresentam a viabilidade de implantação do modelo em um supermercado, junto com a projeção diária do faturamento da energia e uma análise de investimentos em três cenários de risco. O modelo se mostrou tecnicamente viável em todos os cenários; sendo o 1º cenário, com o sistema funcionando 14 horas por dia, no 2º cenário, funcionando 24 horas por dia e no 3º cenário, com o modelo sendo auxiliado por um reservatório térmico, para acumular energia térmica. Os resultados do indicador técnico (AT) e dos indicadores de investimento (VPL, TIR e Payback) direcionam para a implantação do sistema de cogeração em substituição à compra de eletricidade da rede. Entretanto, o indicador ambiental aponta que os modelos são mais poluentes que a alternativa atual; e o VEO negativo, mas próximo a zero, recomenda uma maior atenção dos gestores para que eles não percam oportunidades de geração de eletricidade ao invés de compra na rede.
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The technical, environmental and economic feasibility of cogeneration systems, based on natural gas internal combustion engines and absorption chillers was investigated. Projects that meet the growing demand for diversification of energy supply in Brazil are already well studied, but the alignment between the modern incentive and regulation laws with the technologies available in the market for application in supermarkets are not well understood. The objective of the study was divided into: development of a technical indicator (AT) and an economic indicator (VEO) for a general evaluation of cogeneration projects; application of an environmental indicator; mapping constraints and project requirements with respect to the legislation of qualified cogeneration and energy compensation; electrical and thermal load survey in a case study; modeling of the cogeneration plant to meet the case study; evaluation of the case study using the indicators developed. The results present the best combinations for the implementation of cogeneration systems, through a technical approach, using different absorption chiller models; and an environmental approach, with the emission of CO2 from these systems, compared to the emission of the Brazilian matrix. In the economic aspect, the results show the feasibility of implementing the model in a supermarket, together with the daily projection of energy billing and an investments analysis in three risk scenarios. The model proved to be technically feasible in all scenarios; being the first scenario, with the system running 14 hours a day, in the 2nd scenario, running 24 hours a day and in the 3rd scenario, with the model being aided by a thermal reservoir to accumulate thermal energy. The results of the technical indicator (TA) and the investment indicators (NPV, TIR and Payback) direct to the implementation of the cogeneration system in substitution of the purchase of electricity from the grid. However, the environmental indicator points out that the models are more polluting than the current alternative; and the negative VEO, but close to zero, recommends a greater attention of the managers so that they do not lose opportunities of generation of electricity instead of purchase in the grid.
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Bruno Santos Silva
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AVALIAÇÃO DA VIABILIDADE DO PRÉ-PROCESSAMENTO DO EUCALIPTO PARA GERAÇÃO DE ENERGIA
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Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
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MEMBROS DA BANCA :
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EDNILDO ANDRADE TORRES
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FRANCISCO GAUDENCIO MENDONCA FREIRES
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JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
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Data: 23/07/2019
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A demanda por fontes de energia renováveis vem crescendo devido aos efeitos nocivos do uso dos combustíveis fósseis, que estão destruindo o meio ambiente. A biomassa é uma fonte de energia sustentável, adequada para substituí-los gradualmente e a torrefação, briquetagem e secagem são processos de conversão térmicos e termomecânicos capazes de reduzir o preço da energia gerada. Entre as vantagens desses processos estão o aumento da eficiência da combustão devida às alterações químicas que a torrefação proporciona e à diminuição do excesso de ar necessário causada pela briquetagem. Além disso, o aumento da densidade de energia devida à torrefação reduz os custos de transporte, pois permite que mais energia seja produzida a partir de um mesmo volume de biomassa. E também a produção de um combustível com propriedades mais adequadas para o armazenamento, entre outros. Este trabalho busca avaliar a viabilidade técnica e econômica desses processos quando usados para converter o eucalipto logo antes do transporte por trens ou caminhões para usinas termelétricas. Os cálculos foram feitos com dados obtidos da literatura como a relação entre a umidade e a massa específica ou o poder calorífico da madeira, entre a umidade e a composição da madeira e a eficiência da caldeira na qual é realizada a combustão, entre outros. Além de dados fornecidos por empresas relacionadas como preços e características de máquinas. Foram avaliados quais processos fornecem menores preços de energia e retornos maiores e mais rápidos do investimento para adquirir as máquinas necessárias por meio do valor presente líquido e do tempo de retorno do investimento. Os conjuntos de processos foram organizados em três rotas de produção. A rota 1, que se resume em picar e secar a madeira, a 2, que se resume em picar, secar e briquetar e a 3 que se resume em picar, secar, torrificar e briquetar. O uso do eucalipto briquetado da rota 2 resulta em preços mais altos para a energia e o uso do eucalipto apenas seco da rota 1 ou torrefado da rota 3 pode resultar em preços mais baixos e maiores e mais rápidos retornos sobre o investimento, dependendo das condições climáticas, da distância entre a termelétrica e a planta de conversão e do modal de transporte utilizado. A variação do custo do vapor gerado, a depender das condições climáticas, em US$ por tonelada, para o transporte rodoviário e distância de 1 km para as rotas 1,2 e 3 é de US$ 81 a US$ 52, US$ 85 a US$ 56 e US$ 49 a US$ 55 respectivamente. Para 500 km varia de US$ 67 a US$ 93, US$ 71 a US$ 98 e US$ 66 a US$ 59 respectivamente. Para o transporte ferroviário e distância de 1 km varia de US$ 79 a US$ 50, US$ 84 a US$ 54 e US$ 47 a US$ 53 respectivamente. Para a distância de 500 km varia de US$ 52 a US$ 81, US$ 56 a US$ 86 e US$ 55 a US$ 49 respectivamente.
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The demand for energy sources is increasing due to the harmful effects of using fossil fuels. Biomass is a sustainable energy source suitable for replacing them and torrefaction, briquetting and drying are thermal and thermo mechanical processes capable of reducing the cost of the energy generated with it. Some of the benefits of these processes include the increase in combustion efficiency due to chemical changes caused by torrefaction and the reduction of the required excess air due to briquetting. Besides, the increase in energy density due to torrefaction reduces transportation costs, because it allows more energy to be produced with the same volume of biomass. Also the production of a fuel with properties more suitable for storage, among others. This work aims to evaluate the technical and economical feasibility of these processes when used to convert the eucalyptus right before the transportation by trains or trucks to thermoelectric plants. The calculations were made with data obtained from the literature such as the relationship between moisture content and density or the heating value of the wood, between moisture content and the composition of the wood and the efficiency of the boiler where combustion takes place, among others. Data provided from related companies was also used such as the prices and characteristics of the machines. By calculating the net present values and the times of return on investment we evaluated which processes result in the greatest returns on investment and lower times of return on the investment. The processes were organized into three production routes. Route 1, which can be summarized to chopping and drying the wood, route 2, which can be summarized to chopping, drying and briquetting and route 3 which can be summarized to chopping, drying, torrifying and briquetting. The use of the briquetted eucalyptus from route 2 results in a higher energy cost and the only dried eucalyptus from route 1 or the torrified eucalyptus from line 3 may result in lower energy costs and greater and faster returns on the investment, depending on the climatic conditions, the distance between the thermoelectric plant and the conversion plant and the mode of transportation used. The variation in the cost of the steam generated, depending on the climatic conditions, in dollars per ton, for road transportation and the distance of 1 km for lines 1,2 and 3 is from US$ 52 to US$ 81 , US$ 85 to US$ 56 and US$ 49 to US$ 55, respectively. For 500 km it is from US$ 67 to US$ 93, from US$ 71 to US$ 98 and from US$ 59 to US$ 66 respectively. For railroad transportation and the distance of 1 km it varies from US$ 50 to US$ 79, from US$ 54 to US$ 84 and from US$ 47 to US$ 53. For a distance of 500 km it varies from US$ 52 to US$ 81, from US$ 56 to US$ 86 and from US$ 49 to US$ 55 respectively.
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KEILLA LIMA BADARÓ
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ESTUDO DO CASO DO SHALE GAS: UMA POSSIBILIDADE ENERGÉTICA NO BRASIL CONTEMPORÂNEO
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Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
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MEMBROS DA BANCA :
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EDNILDO ANDRADE TORRES
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JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
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VANJOALDO DOS REIS LOPES NETO
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Data: 20/08/2019
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Essa dissertação visa entender através do estudo de caso especifico aos Estados Unidos da América como o Shale Gas pode se tornar uma possibilidade energética de sucesso no Brasil contemporâneo. Diante da consolidada realidade positiva norte-americana relacionada a ampla cadeia produtiva do gas natural não convencional e do otimismo recente argentino, busca-se identificar conforme uma abordagem dialética em junção com os procedimentos técnicos comparativo, histórico, empírico observacional e estatístico, as principais vantagens e desvantagens ou desafios que impulsionam ou inibem a produção do Shale Gas nacional. As sínteses geradas nesse estudo motivou a sugestão de melhorias ao modelo estratégico de desenvolvimento do gás natural em vigor no Brasil em relação ao desenvolvimento da produção de Shale Gas. O Estado brasileiro deve priorizar a criação de um projeto eficaz objetivando a avaliação, planejamento, exploração, produção e a distribuição final de Shale Gas em concomitância com a proteção do meio ambiente e a praticidade concreta do experimentado modelo norte-americana.
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This dissertation aims to understand through the case study specific to the United States of America how Shale Gas can become an energetic possibility of success in contemporary Brazil. In view of the consolidated positive American reality related to the wide chain of production of natural gas and recent Argentine optimism, we seek to identify according to a dialectical approach in conjunction with technical comparative, historical, empirical observational and statistical techniques, the main advantages and disadvantages or challenges that drive or inhibit the production of the national Shale Gas. The syntheses generated in this study motivated the suggestion of improvements to the strategic model of natural gas development in force in Brazil in relation to the development of Shale Gas production. The Brazilian State should prioritize the creation of an effective project aiming at the evaluation, planning, exploration, production and final distribution of Shale Gas in concomitance with the protection of the environment and the concrete practicality of the experienced North American model.
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CARLA BISPO MENDES
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ANÁLISE TÉCNICA E ECONÔMICA DA UTILIZAÇÃO DE DIRIGÍVEIS NO TRANSPORTE DE CARGAS INDIVÍSIVEIS E VOLUMOSAS EM SITUAÇÕES DE DIFICIL ACESSO
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Orientador : CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
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MEMBROS DA BANCA :
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CARLOS ARTHUR MATTOS TEIXEIRA CAVALCANTE
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HERMAN AUGUSTO LEPIKSON
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FRANCISCO UCHOA PASSOS
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Data: 09/09/2019
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O transporte de carga indivisível e volumosa em território brasileiro exige um planejamento rígido devido as dimensões de peso e tamanho da carga que ultrapassam o permitido por lei. Somados a isso, a infraestrutura logística possui muitos problemas desde as questões burocráticas até a falta de manutenção nas vias, portos e aeroportos. Tais problemas dificultam o transporte e em locais de difícil acesso podem inviabilizar projetos devido ao alto custo. Propor os dirigíveis para o transporte de carga não é algo novo, mas tem sido desconsiderado por conta das suas limitações técnicas que existiam. Hoje, graças aos mais recentes avanços tecnológicos, dirigíveis podem vi a ser uma alternativa de atuação em nichos nos quais as condições logísticas sejam desfavoráveis ao transporte convencional, onde a construção de vias de acesso se faça necessária por conta da dimensão da carga ou até mudança de rota, ou por conta de passarelas e torres que dificultam a passagem do transporte. Os dirigíveis podem ser o intermédio entre velocidade e custo, além da redução de emissões de gases do efeito estufa e dependência mínima de infraestrutura para pouso e operações de carga/descarga. Este trabalho faz uma comparação técnica entre os modais de transporte convencionais e os dirigíveis e, num segundo momento, uma análise econômica comparativa entre o dirigível e o modal rodoviário. A partir dessas análises pode-se perceber que, no cenário proposto, o dirigível pode ser uma alternativa viável tanto economicamente quanto tecnicamente.
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Transportation of bulky loads in the Brazilian territory demands stiff planning due to cargo dimension and weight that trespasses what is permitted by law. Added to that, logic infrastructure has many problems, from bureaucratic issues to lack of maintenance on roads, ports and airports. Such problems can hinder transportation and, in difficult access locations, can make projects unfeasible due to high costs. Proposing airships for cargo transportation is not new, but it has been disregarded because of its existing technical limitations. Today, thanks to the latest technological advances, airships can prove to be a niche alternative for acting in niches in which logistics conditions are adverse to conventional transportation, where access ways are necessary due to cargo dimension or even route change or due to walkways and towers, which hinder transportation. Airships can be an intermediate solution between speed and cost, as well as the reduction of greenhouse gas emissions and minimal dependence of landing and loading/unloading infrastructure. This paper does a technical comparison between aircrafts and highway models. From these analyzes it is possible to conceive that airships can be a viable alternative both economically and technically.
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CAROL CORREIA VIANA
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ESTUDO DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM INDÚSTRIA AVÍCOLA
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Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
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MEMBROS DA BANCA :
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EDNILDO ANDRADE TORRES
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JORGE LAUREANO MOYA RODRIGUEZ
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PIETER DE JONG
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Data: 17/10/2019
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Diante da crescente preocupação com diversas questões ligadas à segurança energética e desenvolvimento sustentável aponta-se a eficiência energética, principalmente no setor industrial, como um importante recurso para atender a futura demanda, assegurar o fornecimento de energia a sociedade e construção de uma política energética sustentável. No Brasil, o setor industrial é o maior consumidor de energia, sendo responsável por 32,9% de toda energia consumida no país. Desta forma, uma série de ações voltadas à conservação e eficiência energética foram direcionadas a este setor. Apesar disto, muitas indústrias, sobretudo as pequenas e médias, enfrentam dificuldades em definir um ponto de partida para realização de melhoria no uso de energia, não possuem controle do consumo energético e a medição do potencial de eficiência energética passa a ser um desafio, devido a sua difícil caracterização quantitativa. Diante disto, esta pesquisa aplicada, quantitativa-qualitativa, exploratória-descritiva, bibliográfica e documental, baseada no estado de caso único, propõe uma investigação sobre a eficiência energética de uma indústria do avícola, identificando as principais barreiras e potenciais para a utilização racional da energia. Para isto, efetuou-se uma revisão da literatura com foco na análise de métodos de eficiência energética e gestão energética aplicados a indústria. Em seguida, realizou-se uma revisão energética por meio da análise dos usos e consumos de energia com o intuito de identificar oportunidades de melhoria para o desempenho energético e estabelecer a linha de base e indicadores de uma indústria avícola, utilizando como base a norma ABNT NBR ISO 50001. A indústria avícola possui como atividade principal a avicultura de frango de corte, executando todos processos produtivos necessários para a comercialização de seus produtos, desde a criação até o abate. Por meio da revisão energética verificou-se que a energia elétrica é a fonte de energia mais consumida pela empresa, com uma representatividade de 98,75%. Dentro da delimitação de fronteiras por processo constatou-se que o processo de abate de aves é a maior consumidora de eletricidade, sendo responsável por 76,03% e na identificação dos módulos temáticos de uso significativo de energia verificou-se que o sistema de refrigeração é o maior consumidor, com 84,68%. Demonstrou-se também a existência de potenciais oportunidade de melhoria e adequação em todos os módulos temáticos, principalmente no sistema motriz, condicionamento de ar e iluminação. Com a implantação das medidas e adequações propostas contabilizou-se uma economia anual de 181 998 kWh/ano no consumo, correspondendo a uma redução de aproximadamente 11% do consumo de eletricidade da área de fronteira, R$ 58 489,00/ano no custo e redução de emissões de 510 quilogramas de CO2/ano. Com base nas análises estatísticas realizadas foi possível determinar o modelo de linha de base para representar o consumo de energia elétrica. Além disso, elaborou-se indicadores de desempenho energético por benchmarking, no qual obteve-se um índice de consumo específico real de 0,26 MWh/t. Elaborou-se também um indicador de consumo do sistema de refrigeração cujo resultado foi de 0,18 kWh/kg. Além do mais, através da matriz de gerenciamento de energia e avaliação do gerenciamento de energia observou-se que o gerenciamento de energia da empresa é praticamente inexistente. Por fim, com base nos resultados obtidos na revisão energética e avaliação da gestão energética constatou-se que a indústria avícola possui grande capacidade para aumentar a conservação de energia, sendo as medidas de ações propostas viáveis, factíveis e de grande potencial de aplicação para o alcance da eficiência energética.
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In view of growing concern with several issues related to energy security and sustainable development energy efficiency, particularly in the industrial sector, is pointed out as an important resource to meet future demand, ensure the supply of energy to society and the construction of sustainable energy policy. In Brazil, the industrial sector is the largest consumer of energy, accounting for 32.9% of all energy consumed in the country. In this way, a series of actions aimed at the conservation and energy efficiency were directed to this sector. Despite that, many industries, particularly small and medium-sized ones, face difficulties in defining a starting point for energy use improvement, lack of control of energy consumption and measurement of energy efficiency potential is a challenge due to its difficult quantitative characterization. Given that, this quantitative-qualitative, exploratory-descriptive, bibliographical and documentary research, based on the single-case state, proposes research on the energy efficiency of a poultry industry, identifying the main barriers and potentials for the rational use of energy. To demonstrate, a review of the literature was done focusing on the analysis of energy efficiency and energy management methods applied to industry. Then, an energy review was carried out by analyzing the uses and consumption of energy to identify opportunities for improvement in energy performance and to establish the baseline and indicators of the poultry industry, based on the standard ABNT NBR ISO 50001. The poultry industry has primarily engaged in broiler poultry, performing all processes necessary for the sale of its products, from creation to slaughter. Through the energy review, it was verified that the electric energy is the energy source most consumed by the company, with a representatives of 98.75%. Within the delimitation of borders by process, it was found that the poultry slaughtering process is the largest consumer of electricity, accounting for 76.03% and in the identification of the thematic modules of significant energy use it was verified that the refrigeration system is the largest consumer, with 84.68%. It was also demonstrated the existence of potential opportunities for improvement and adequacy in all thematic modules, mainly in the driving system, air conditioning and lighting. With the implementation of the proposed measures and adjustments, an annual saving of 181 998 kWh/year in consumption was recorded, corresponding to a reduction of approximately 11% in the consumption of electricity in the border area, R $ 58,489.00/year in the cost and reduction of emissions of 510 kilograms of CO2/year. Based on the statistical analyses carried out, it was possible to determine the baseline model to represent the electric power consumption. Besides that, energy performance indicators were developed by benchmarking, in which an actual specific consumption index of 0.26 MWh / t was obtained. An indicator of consumption of the refrigeration system was also produced, with a result of 0.18 kWh/kg. Moreover, through the energy management matrix and evaluation of energy management, it was observed that the power management of the company is almost non-existent. Finally, based on the results obtained in the energy review and evaluation of the energy management, it was verified that the poultry industry has a great capacity to increase energy conservation, and the proposed measures of action are viable, feasible and of great application potential energy efficiency
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EDUARDO LIBORIO PIEDADE DA SILVA SANTOS
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DIMENSIONAMENTO E SIMULAÇÃO DE UM SISTEMA DE ENERGIA SOLAR TÉRMICA COM CONCENTRADOR PARABÓLICO E MOTOR STIRLING.
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Orientador : ROBSON DA SILVA MAGALHAES
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MEMBROS DA BANCA :
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ALEX ALISSON BANDEIRA SANTOS
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EDNILDO ANDRADE TORRES
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JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
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ROBSON DA SILVA MAGALHAES
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Data: 29/10/2019
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Entre as medidas para refrear o aquecimento global é indispensável a ampliação do uso de fontes renováveis para geração de energia elétrica, como os sistemas de energia solar. A geração solar térmica, ou heliotérmica, é uma alternativa com potencial crescente para integrar de maneira complementar a matriz elétrica de locais com as condições geoclimáticas adequadas. Os sistemas de geração heliotérmica apresentam maior rendimento e maior capacidade de produção, quando comparados aos sistemas fotovoltaicos, além da possibilidade do armazenamento térmico de energia, que os permite operar na ausência de radiação solar. Os sistemas de concentrador parabólico do tipo Dish Stirling (DS) são os sistemas heliotérmicos com o maior rendimento, e sua modularidade possibilita seu uso em empreendimentos de geração distribuída. Estes sistemas, entretanto, ainda não são comercialmente atrativos principalmente devido seu alto custo de produção e baixa confiabilidade. Por isso, o desenvolvimento de métodos mais eficientes de projeto de sistemas DS é uma importante medida para torná-los uma alternativa viável para a geração renovável de energia elétrica. Deste modo, neste trabalho é proposta uma abordagem simples para o dimensionamento e simulação dos sistemas DS, a fim de facilitar o seu desenvolvimento. Para se determinar o consumo de energia de um motor Stirling, o modelo isotérmico ideal de Schmidt, o modelo adiabático ideal e o modelo Simple são comparados através da simulação do motor Stirling GPU-3 e contrastados com dados experimentais. Para determinar a energia solar disponível, utiliza-se um modelo de estimação da radiação solar direta normal (DNI - Direct Normal Irradiance) baseado no fator de turbidez atmosférica Linke. Este modelo é testado para três cidades brasileira: Salvador, Marília, e Porto Alegre. Os resultados são comparados com dados de mediação do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET). Os dados obtidos por esses modelos são aplicados no dimensionamento e projeto de concentradores parabólicos com base na energia consumida pelo motor Stirling e considerando os valores máximos da DNI. O método de dimensionamento do sistema DS proposto neste trabalho se mostra bem-sucedido e aplicável para uma sondagem inicial da dimensões de um sistema DS, porém é necessária a aplicação de modelo mais precisos para simulação do motor Stirling e para a estimação da DNI, na ausência de dados de medição.
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Mostrar Abstract
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Among the measures to deaccelerate global warming the application of renewable sources to generate electrical power, such as solar power systems, is indispensable. Concentrating Solar Thermal Power (CSP) generation is an alternative with a growing potential tha can complement the electrical grid at places with proper geoclimatic conditions. CSP systems have high efficiency and larger production capacity when compared to photovoltaic systems, and also the possibility of thermal storage, allowing them run at periods with no solar radiation. Dish Stirling (DS) parabolic concentrator systems are the most efficient CSP systems, and their modularity enables their use in distributed generation. These systems, however, are not yet commercially attractive mainly due to their high cost of production and low reliability. Thus, the development of more efficient design methods for DS systems is an important measure to make them a viable alternative for renewable electricity generation. So, in this work a simple method to design and simulate DS systems is proposed in order to ease DS systems development. To determine the energy input of a Stirling engine the ideal isothermal Schmidt model, the ideal adiabatic model, and the Simple model are compared through the simulation of the GPU-3 Stirling engine, and contrasted with experimental data. In order to determine solar energy availability, a model of estimation of the Direct Normal Irradiance (DNI) based on the Linke atmospheric turbidity factor is used. This model is tested for three Brazilian cities: Salvador, Marília and Porto Alegre. Its results are compared to measured data from the National Meteorology Institute (INMET - Instituto Nacional de Meteorologia). The data obtained through these models are applied to the parabolic concentrator sizing and design based on the energy input of the Stirling engine and considering the maximum DNI values. The design method of DS systems proposed in this work is successful and usable for initial assessments of the DS system dimensions, nonetheless the application of more accurate models for Stirling engine simulation and for DNI estimation, in the absence of measured data, is necessary.
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SACHA DA SILVA GRAMACHO COELHO
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METODOLOGIA DE CARACTERIZAÇÃO DE SITES PARA APLICAÇÃO DE ARMAZENAMENTO GEOLÓGICO DE CARBONO ATRAVÉS DE CO2-EOR COMO TECNOLOGIAS DE CCUS: UM ESTUDO DE CASO NA BACIA DO RECÔNCAVO
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Orientador : JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
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MEMBROS DA BANCA :
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LUIZ CARLOS LOBATO DOS SANTOS
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CARINE TONDO ALVES
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GEORGE AUGUSTO BATISTA CAMARA
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Data: 11/11/2019
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emissão de CO2, gás de efeito estufa, oriundo de fontes antropogênicas é um dos fatores que contribui para o aquecimento global e consequentemente as mudanças climáticas. Políticas energéticas, tratados e acordos climáticos aparecem como meio de mostrar para o mundo o quão importante e necessário é investir em sustentabilidade, engenharia verde e tecnologias de baixo carbono ou no-carbono. Como umas dessas tecnologias tem-se o CCS (Carbon, Capture and Storage-Captura e Armazenamento de Carbono) e CCUS (Carbon, Capture, Use and Storage of Carbon-Captura, Uso e Armazenamento de Carbono), sendo esta segunda a tecnologia abordada neste trabalho. CCUS tem como finalidade reduzir as emissões de CO2 para a atmosfera ao mesmo que permite o uso de combustíveis fósseis. O armazenamento de carbono através do CO2-EOR são partes integradas do CCUS, que podem ser aplicadas em campos esgotados ou com características maduras e marginais, estas que são características de grande parte dos campos das bacias onshore no Brasil. O setor onshore brasileiro possui um histórico de exploração e produção, porém que foi decaindo com o passar do tempo principalmente após a descoberta do pré-sal. Apesar de ainda possuir reservas de óleo e gás que podem ser exploradas, grandes empresas não são atraídas por tais áreas, ficando apenas nas mãos de pequenos e médios produtores. Uma das bacias do setor onshore brasileiro é a Bacia do Recôncavo, alvo de vários projetos envolvendo CO2-EOR e armazenamento geológico, também objeto de estudo desta dissertação que traz como pauta a proposição de uma metodologia de caracterização de sites que tem como finalidade selecionar e caracterizar sites para armazenar carbono através de CO2-EOR. Com a finalidade de corroborar a metodologia proposta, foi realizado um estudo de caso utilizando uma amostra de fluído coletada de um campo da Bacia do Recôncavo, que passou pelo processo de Quick Screening, uma das etapas da metodologia de caracterização, resultando que este campo seria propício para CO2-EOR através de injeção imiscível de CO2.
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CO2 emissions due to anthropogenic sources is one of the factors that contributes to global warming and consequently climate change. Energy policies, agreements and climate agreements appear to show the world how important and necessary it is to invest in sustainability, green engineering and low carbon or non-carbon technologies. A known technology CCS (Carbon Capture and Storage) and CCUS (Carbon Capture, Use and Storage of Carbon), the second one approached in this study. CCUS aims to reduce CO2 emissions into the atmosphere while allowing the use of fossil fuels. Carbon storage through CO2-EOR are integrated parts of CCUS, which can be applied to depleted fields or with mature and marginal characteristics, which are characteristic of most of the onshore basin fields in Brazil. The Brazilian onshore sector has a history of exploration and production, but it has been declining over time mainly after the discovery of pre-salt. Although they still have oil and gas reserves that can be explored, large companies are not interested in such areas, that are mostly exploted by small and medium producers. One of the basins of the Brazilian onshore sector is the Recôncavo Basin, the target of several projects involving CO2-EOR and geological storage, which is also the object of study of this dissertation that proposes a methodology of site characterization that aims to select and Characterize sites for storing carbon through CO2-EOR. In order to corroborate the proposed methodology, a case study was carried out using a fluid sample collected from a Recôncavo Basin field, which underwent the Quick Screening process, one of the stages of the characterization methodology, resulting that this field would be favorable to CO2-EOR through immiscible CO2 injection
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VICENTE BRAGA BARBOSA
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UMA NOVA ABORDAGEM NA SELEÇÃO DE VARIÁVEIS PARA ANALISADORES VIRTUAIS VIA REGRESSÃO POR MÍNIMOS QUADRADOS PARCIAIS.
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Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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MEMBROS DA BANCA :
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DANIELA DOMINGOS
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KAREN VALVERDE PONTES VATER
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KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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Data: 19/12/2019
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Analisadores virtuais ocupam uma posição estratégica na indústria petroquímica devido a capacidade destes de estimar variáveis de controle a partir de modelos matemáticos. Entretanto, para garantir uma estimativa, é necessário assegurar a confiança e a disponibilidade dos dados de entrada. Desta forma, há um esforço financeiro para garantir a manutenibilidade dos instrumentos de medição que aferem as variáveis utilizadas com entrada do sistema. O objetivo deste trabalho é propor uma nova abordagem na seleção de variáveis em modelos de Mínimos Quadrados Parciais (PLS) através da introdução de um indicador que avalia o ganho de capacidade preditiva do modelo em função do aumento de custo associado ao se acrescentar determinada variável como entrada. Para isto, as variáveis são hierarquizadas a partir do escore VIP (Importância da Variável na Projeção) e, uma a uma, introduzidas no modelo PLS. O novo indicador mede a razão entre a diferença dos coeficientes de correlação linear (𝑟) dos valores observados e os estimados pelos modelos com e sem a variável adicionada, e a diferença entre o custo padrão associado aos respectivos modelos. Desta forma, quantifica-se a razão entre o ganho de performance e o aumento de custos associados a introdução de uma variável. A nova abordagem é aplicada na seleção de variáveis de um modelo que estima nove pontos de temperatura (ponto inicial de ebulição, 5%, 10%, 30%, 50, 70%, 90%, 95% de vaporizado, e ponto final de ebulição) de uma nafta média, utilizados para avaliar a qualidade desta. Havia disponibilidade de 121 variáveis de processo (VPs), as quais incluem fluxo, temperatura, pressão e nível. O modelo PLS desenvolvido a partir da nova abordagem selecionou 37 das 121 VPs, com um custo total associado (𝑐𝑇) que representa 34% do 𝑐𝑇 do modelo com as 121 variáveis, e 88% do 𝑐𝑇 onde a seleção de variáveis é feita por VIP. Os erros quadráticos médios de predição do modelo variam entre 1,184°C e 3,108°C para saídas num intervalo de 90°C a 155°C. Os 𝑟s do grupo de validação variam entre 0,875 e 0,932, com exceção da temperatura com 95% de vaporizado, cujo 𝑟 foi de 0,753. Assim sendo, a seleção de variáveis utilizando a nova abordagem proposta foi capaz de desenvolver um modelo preditivo adequado à aplicação em analisadores virtuais. Dessa forma, os resultados indicam que a inclusão de um traço econômico no processo de seleção de variáveis, que costuma ser quase que puramente estatístico, contribui para procedimentos mais orientados por dados durante o processo de tomada de decisões em ambientes industriais complexos, particularmente da petroquímica.
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Virtual analyzers play a strategic role in the petrochemical industry due to its capacity to estimate control variables through mathematical models. Yet, in order to guarantee the model output, it is essential to ensure the availability and reliability of input data, which implies greater financial efforts to guarantee the maintainability of the measuring devices used to generate model input. The aim of this work is to propose a new approach to variable selection for Partial Least Square (PLS) models through the introduction of an indicator which evaluates the gain in predictive power of a model as a function of the increase in its combined costs due to the addition of a process variable as model input. For that, process variables are ranked with VIP (Variable Importance in Projection) scores and, one by one, introduced in different PLS models. The new indicator measures the ratio between the difference in correlation coefficient (𝑟) of the observed and predicted output from the models with and without the input variable, and the difference between the combined standardized costs of the respective models. Thus, it quantifies the ration between gain in performance and increase in costs due to the introduction of an input variable in the model. The proposed approach is used to select input variables for a model that estimates nine temperature points (initial point of distillation 5%, 10%, 30%, 50%, 70%, 90%, 95% vaporized mass, and final point of distillation) of a naphtha, which are used as parameters to determine the naphtha’s quality. There was an availability to select data from 121 process variables (PV), which include flow, temperature, pressure and level variables. The PLS model built under the new approach selected 37 out of the 121 PVs, with a combined cost (𝑐𝑇) that accounts for 34% of the 𝑐𝑇 of the combined cost for the model with 121 VPs, and 88% of the combined cost with variable selection through VIP. The root mean square error of prediction for the model varied between 1.184 °C and 3.108 °C for variables whose values ranged from 90°C to 155°C. The 𝑟 for the validation group varied between 0.875 and 0.932, with the exception of the point with 95% vaporized mass, which displayed an 𝑟 of 0.753. Thus, the variable selection through the new proposed approach was able to develop an empirical model with adequate predictive power to be used in a virtual analyser. As such, the results suggest that the presence of an economic trait during the process of selecting variables, which tends to be purely statistical, contributes to procedures which are more data oriented in the decision-making process of complex industrial environments, particularly in the petrochemical industry.
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DIEGO LIMA MEDEIROS
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AVALIAÇÃO ENERGÉTICA E AMBIENTAL DO SANEAMENTO BASEADO EM RECURSOS PARA APROVEITAMENTO DA URINA HUMANA NA AGRICULTURA
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Orientador : ASHER KIPERSTOK FIRST
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MEMBROS DA BANCA :
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ASHER KIPERSTOK FIRST
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EDUARDO HENRIQUE BORGES COHIM SILVA
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EMERSON ANDRADE SALES
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JOSE ADOLFO DE ALMEIDA NETO
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LUCIANO MATOS QUEIROZ
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MARC ARPAD BONCZ
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MARCELO ANTUNES NOLASCO
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RICARDO FRANCI GONÇALVES
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Data: 17/04/2019
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O propósito desse trabalho foi contribuir com a promoção de soluções ecológicas e escaláveis para o saneamento doméstico, especificamente aquelas referentes a recuperação de recursos. O objetivo da tese foi avaliar o desempenho energético e ambiental do ciclo de vida do aproveitamento dos recursos naturais do saneamento doméstico no contexto brasileiro, especificamente na região semi-árida. Assim, foi apresentado um referencial teórico dos temas relacionados à sustentabilidade ambiental, ferramentas da ecologia industrial como produção mais limpa (PML), avaliação do ciclo de vida (ACV) e análise de fluxo de materiais (AFM), relação do saneamento doméstico com os recursos hídricos, energéticos e nutrientes, assim como diferentes sistemas de tratamento do efluente doméstico. O referencial teórico sobre aproveitamento da urina humana na agricultura apresentou o estado-da-arte desse tema. A gestão da urina humana foi analisada nos aspectos técnicos, energéticos e econômicos com um estudo de caso da região Portal do Sertão no estado da Bahia (Brasil). O desempenho energético e ambiental do ciclo de vida da separação da urina humana e sua aplicação como fertilizante na agricultura foi analisada em distintos cenários de transporte, volatilização da amônia e co-produtos em comparação as práticas convencionais. O método Cone-Invertido foi proposto para melhorar continuamente a informação, apoiar a tomada de decisão, estruturar política pública com base no avanço tecnocientífico e cumprimento de metas ambientais. Os resultados demonstraram que o aproveitamento dos recursos do saneamento doméstico foi potencialmente promissor e mais ecoeficiente que as soluções convencionais, principalmente devido à redução das demandas hídrica e energética; redução do lançamento dos nutrientes nos mananciais hídricos ou necessidade de remove-los do efluente tratado; redução da produção dos fertilizantes minerais; assim como promovem a economia circular com o aumento da segurança dos recursos a nível regional. A segregação dos fluxos do efluente doméstico se mostrou vantajosa comparado as práticas convencionais nas categorias ambientais avaliadas, principalmente em regiões com proximidade entre a fonte geradora e o local de aplicação do fertilizante. Recomenda-se que as soluções sanitárias sejam articuladas com as disponibilidades de recursos locais para garantir a segurança hídrica, energética e alimentar, assim como justiça social e viabilidade econômica. Portanto, o setor de saneamento doméstico deve ser planejado em conjunto com os setores de habitação, fertilizantes e agricultura.
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The purpose of this work was to contribute to the promotion of ecological and scalable solutions of domestic sanitation, specifically those related to resource recovery. The goal of the thesis was to evaluate the energetic and environmental performance along the life cycle of resource recovery from domestic sanitation in the Brazilian context, mainly in the semi-arid region. Thus, a theoretical reference was presented on themes related to environmental sustainability, industrial ecology tools such as cleaner production (CP), life cycle assessment (LCA) and material flow analysis (MFA), the relation among domestic sanitation and resources such as water, energy and nutrients, as well as different systems of domestic effluent treatment. A theoretical reference on the state-of-the-art of the human urine use in agriculture was presented. Human urine management was analyzed in technical, energy and economic aspects in a case study of the Portal do Sertão region in the state of Bahia (Brasil). The energetic and environmental performance along the life cycle of the human urine separation and its application as fertilizer in agriculture was analyzed in different scenarios of transport, ammonia volatilization and co-products in comparison to conventional practices. The Cone- Invertido method was proposed to improve information continuously, support decisionmaking, structure public policy based on techno-scientific advancement and compliance with environmental targets. The results showed that the resource recovery from domestic sanitation was potentially promising and more ecoefficient than the conventional solutions, mainly due to the reduction of the water and energy demands; reduction of nutrient release into water bodies or need to remove them from treated effluent; reduction of mineral fertilizer production; as well as promotion of the circular economy by increasing resource security at the regional level. Segregation of the domestic effluent flows proved to be advantageous compared to conventional practices in the environmental categories evaluated, mainly in regions with the generating source close to the fertilizer application site. It is recommended that sanitary solutions be articulated with local resource availability to ensure water, energy and food security, as well as social justice and economic feasibility. Therefore, the domestic sanitation sector should be planned together with the housing, fertilizer, and agriculture sectors.
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LUIS CLAUDIO ALVES BORJA
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DESENVOLVIMENTO DE UM MÉTODO QUANTITATIVO PARA PREVISÃO DE ASPECTOS AMBIENTAIS GERADOS POR CANTEIROS DE OBRAS.
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Orientador : ASHER KIPERSTOK FIRST
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MEMBROS DA BANCA :
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ASHER KIPERSTOK FIRST
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JOAO LUIZ CALMON NOGUEIRA DA GAMA
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JUAN PEDRO MORENO DELGADO
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RITA DIONE ARAUJO CUNHA
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SANDRO FABIO CESAR
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PAULO ROBERTO LOPES LIMA
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Data: 26/04/2019
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O crescimento das cidadesmédias e a concentração de sua malha urbana é uma tendência mundial. No Brasil, esta rápida concentração e a demanda por habitação, mobilidade e infraestrutura, têm gerado impactos negativos na qualidade da vida urbana com aumento da poluição, geração de resíduos e incômodos de vizinhança. A indústria da construção é um importante agente neste processo, em que a demolição, reforma e construção de edificaçõesenvolve uma rede complexa de atores e atividades. Apesar dos avanços tecnológicos e dos marcos regulatórios,o setor ainda está longe de implantar uma cultura de baixo impacto em seus canteiros. Grande parte das dificuldades estão diretamente relacionadas com as características do setor:caráter difuso dos locais de produção(canteiros);variedade de atividades e insumos;uso intenso de transporte e movimentação;problemas de qualidade e produtividade;informalidade e baixo compromisso ambiental. O processo de construção não fica restrito ao lote urbano em construção, pois os diversos fluxos (materiais, pessoas e serviços) impactam o entorno, criando “canteiros virtuais”. Estes também são importantes polos geradores de viagens - PGV (cargas, equipamentos e pessoas), restringindo a mobilidade, obstruindovias, danificando calçadas e gerando riscos.Diante deste contexto, esta pesquisa apresenta um método de previsão de aspectos ambientais gerados por canteiros de obras, através da integração entre uma base de custos e indicadores de avaliação de desempenho ambiental.Inicialmente, o desenvolvimento do modelo exigiu uma ampla revisão do estado da arte sobre as ferramentas de avaliação de desempenho ambiental para identificar os principais problemas de qualificação e quantificação dos aspectos e impactos ambientais dos canteiros.Na sequência foi analisado um conjunto de bases de dados de custos de construção e como transformar seus dados de custos em informação ambiental e estas informações em conhecimento nas práticas de construção. Para ajuste do método foi realizada uma pesquisa de campo que analisou os impactos locais de canteiros de obras na cidade de Feira de Santana, e como seus modelos de gestão da construção e as práticas construtivas influenciam no desempenho ambiental.A análise das relações entre atividades/serviços, aspectos e impactos ambientais foi baseada no modelo proposto pelo EUEco-Management and Audit Scheme (EMAS) para o desenvolvimento do método e sua representação matemática. Um estudo de caso foi implementado para avaliar o método utilizando a lista de quantitativos (BOQ) de duas construções residenciais para mensuração dos seus aspectos ambientais. Os resultados validam a utilidade do método para suporte ao processo de tomada de decisão na escolha de atividades construtivas e na alocação de sistemas de controle, como, por exemplo, recomendando a execução de serviços fora do canteiro para reduzir os impactos na vizinhança.Adicionalmente, o método se mostrou de fácil aplicação para avaliação de canteiros de obras, bem como flexível para incorporar outras atividades, adaptando-se à demanda de construtores e agentes públicos para reduzir os impactos ambientais dos canteiros de obras. Os resultados da aplicação do método sobre o estudo de caso reforçam a sua viabilidade como instrumento de avaliação ambiental e também como ferramenta para auxiliar a tomada de decisão pelos agentes de controle e gestão da construção. A escolha pela base de dados de custos como lastro do método aponta para uma maior facilidade de implantação do método e difusão de conhecimento ambiental, contribuindo para promover a redução dos impactos destes canteiros.
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The growth of medium-sized cities and urban concentration is a worldwide trend.In Brazil, this rapid concentration and the demand for housing, mobility, and infrastructure have seen generated negative impacts on the quality of urban life with increased pollution, waste generation, and neighborhood nuisances.The construction industry is an important agent in this process, in which the demolition, renovation, and construction of buildings involve a complex network of actors and activities.Despite technological advances and regulatory milestones, the industry is still far from implanting a low-impact crop in its construction sites.Most of the difficulties are directly related to the characteristics of the sector: the diffuse character of the production sites; the variety of activities and inputs; the intense use of transport and movement; the quality and productivity problems; the informality and low environmental commitment.
The construction process is not restricted to the urban lot under construction since the various flows (materials, people, and services) impact the environment and it creates "virtual construction sites".These are also important Generators Poles of Travel - PGT (loads, equipment and people), restricting mobility, blocking roads, damaging sidewalks and generating risks.In front of this context, this research presents a method for predicting environmental aspects generated by construction sites, through the integration between a cost base and environmental performance evaluation indicators.Initially, the model development required a comprehensive review of the state of the art related to environmental performance evaluation tools to identify the main problems about qualification and quantification of environmental aspects and impacts of the construction sites.The study then analyzed a set of construction cost databases to answer how to transform cost data into environmental information and this information into knowledge in building practices.To adjust the method, a field survey was carried out to analyze the local impacts of construction sites in the city of Feira de Santana, and how their construction management models and construction practices influence environmental performance.The analysis of the relationships between activities/services, environmental aspects and impacts was based on the model proposed by the EU Eco-Management and Audit Scheme (EMAS), supporting the development of the method and its mathematical representation.A case study was implemented to validate the method using the quantitative list (BOQ) from two residential buildings to measure their environmental aspects.The results validate the usefulness of the method to support the decision-making process in the choice of constructive activities and in the allocation of control systems, such as recommending the execution of off-site services to reduce impacts in the neighborhood.
In addition, the method was easy to apply for evaluation of construction sites, as well as flexible to incorporate other activities, adapting to the demand of builders and public agents to reduce the environmental impacts of construction sites.The results of the application of the method on the case study reinforce its viability as an instrument of environmental evaluation and as a tool to aid the decision making by the control agents and construction management.The choice of cost database as the basis of the method points to greater ease of implantation of the method and diffusion of environmental knowledge, contributing to promoting the reduction of the impacts of these construction sites.
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RITA DE CÁSSIA SOUZA RIBEIRO TORRES
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IMPACTOS DA PRECIFICAÇÃO INTERNA DO CARBONO EM UMA DISTRIBUIDORA DE ENERGIA ELÉTRICA BRASILEIRA NO RESULTADO ECONÔMICO E NA TARIFA DE ENERGIA ELÉTRICA: ESTUDO DE CASO COELBA
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Orientador : JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
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MEMBROS DA BANCA :
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CARLOS EDUARDO FACIN LAVARDA
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CLAUDIO OSNEI GARCIA
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JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
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MAISA DE SOUZA RIBEIRO
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SONIA MARIA DA SILVA GOMES
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Data: 29/04/2019
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O Acordo de Paris foi um passo importante rumo a transição para uma economia de baixo carbono. Entretanto, sua aplicação implica em uma mudança no modelo econômico dos países que ratificaram o acordo. A precificação do carbono é, portanto, uma das estratégias mais eficientes para combater as mudanças climáticas e contribuir para a alcance das metas estabelecidas. A adoção de iniciativas de preços do carbono, incluindo sistemas de cap-andtrade, impostos sobre o carbono e precificação interna aumentou aproximadamente cinco vezes nos últimos quatro anos. Atualmente, 40 governos nacionais e 25 regionais adotam uma taxa sobre o carbono, que varia de US$1 a US$ 140/ tCO2e. Já os preços de carbono adotados internamente por 517 corporações globais no processo de decisão de investimento variam entre US$1 a US$357 tCO2e. De acordo com o Pacto Global das Nações Unidas, os preços médios adotados não são suficientes para manter o aquecimento abaixo de 2º Celsius. A UNGC recomenda a utilização do preço do carbono de US $ 100 / tCO2e. Considerando esse contexto e a importância do setor elétrico na descarbonização da economia, a pesquisa teve como objetivo analisar os impactos derivados da internalização das emissões de GEE de uma distribuidora de energia elétrica no resultado econômico da empresa e na tarifa de energia elétrica. Para tanto, foi realizado um estudo de caso na Companhia de Energia Elétrica do Estado da Bahia (Coelba), com a construção do inventário de GEE das suas atividades e posterior internalização das emissões estimadas a partir de simulações realizadas no modelo de planejamento econômico utilizado pela empresa. A análise teve como premissa o princípio poluidor-pagador, sob a responsabilidade do produtor e do consumidor, e a regulação do setor elétrico brasileiro, utilizando preços diferenciados para estabelecer cenários comparativos. O estudo realizado demonstra que para cada aumento de R$ 1,51 no preço do carbono, o lucro líquido diminui em 1% e para cada aumento de R$ 17,24 no preço do carbono, a tarifa de energia elétrica aumenta 1%. Conclui-se, dessa forma, que o resultado econômico da empresa é mais sensível à internalização do carbono do que a tarifa de energia elétrica, entretanto, a depender do preço de carbono adotado, os impactos podem ser significativos para todas as partes. É importante que as empresas insiram em seu modelo de governança a análise de risco das emissões para a tomada de decisão. De forma alinhada, sugere-se que os consumidores adotem mecanismos de gerenciamento da demanda para conhecer o seu padrão de consumo. Com essas ações, tanto empresas quanto consumidores se adequarão com mais facilidade às futuras regulações e prováveis alterações das tarifas de energia.
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The Paris Agreement was an important step towards the transition to a low carbon economy. However, its implementation implies a change in the economic model of the countries that have ratified the agreement. Therefore, carbon pricing is one of the most effective strategies to combat climate change and contribute to achieving the goals set. Adoption of carbon pricing initiatives, including cap-and-trade systems, carbon taxes and domestic pricing has increased approximately five-fold over the last four years. Currently, 40 national governments and 25 regional governments adopt a carbon tax, ranging from US$1 to US$140/tCO2e. While carbon prices internally adopted by 517 global corporations in the investment decisionmaking process range from US$1 to US$357/tCO2e. According to the United Nations Global Compact, the average prices adopted are not high enough to keep warming below 2°C. The UNGC recommends using the carbon price of US$100/tCO2e. Considering this context and the electricity sector importance in the economy decarbonization, this research analyzes the impacts of internalization of GHG emissions of an electric energy distributor upon its economic result as well as on its electric energy tariff. In order to pursue it, a case study was carried out at the Electric Power Company of the State of Bahia (Coelba), with the construction of the GHG inventory of its activities, and subsequent internalization of emissions estimated from simulations carried out in the economic planning model utilized by the company. The analysis was based on the polluter-pays principle, under the responsibility of the producer and the consumer, as well as the regulation of the Brazilian electricity sector, adopting differentiated prices to establish comparative scenarios. The study shows that for an increase of R$1.51 in carbon price, net profit decreases by 1%, and for an increase of R$17.24 in carbon price, electric energy tariff increases by 1%. Therefore, it is concluded that the economic result of the company is more sensitive to carbon internalization than the electricity tariff. However, depending on the carbon price adopted, the impacts can be significant on both. It is important that companies insert emissions risk analysis for decision-making in their governance model. In an aligned way, it is suggested that consumers adopt demand management mechanisms in order to know their consumption pattern. Once these actions are taken, companies and consumers will more easily adapt to future regulations as well as likely changes in electricity tariffs.
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JOSÉ RAFAEL NASCIMENTO LOPES
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Modelo para avaliar o comportamento humano em ambientes industriais controlados.
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Orientador : RICARDO DE ARAUJO KALID
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MEMBROS DA BANCA :
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ALEX ALISSON BANDEIRA SANTOS
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ANTONIO CARLOS DE OLIVEIRA
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HERMAN AUGUSTO LEPIKSON
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JORGE LAUREANO MOYA RODRIGUEZ
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KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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RICARDO DE ARAUJO KALID
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SALVADOR AVILA FILHO
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Data: 30/04/2019
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O uso generalizado de energia renovável e a implementação da eficiência energética são duas soluções promissoras para enfrentar os desafios ambientais globais em relação ao consumo de energia e emissão de carbono. No entanto, o nível de efetivação de ações para melhoria da eficiência energética no setor industrial está abaixo do que deveria ser alcançado, devido a barreiras financeiras, técnicas e comportamentais. Nesse trabalho se apresenta um novo modelo estrutural das variáveis determinantes que preveem o comportamento do indivíduo, e com base nesse modelo, inova ao conceber um protocolo de intervenção que possibilite influenciar o comportamento do trabalhador quanto à aplicação de práticas que elevam a eficiência energética. No primeiro estudo, uma pesquisa (survey) foi realizada para identificar os fatores que determinam a intenção dos trabalhadores em adotar ações para melhoria da eficiência energética, tendo como base a teoria do comportamento planejado (TCP). Os dados coletados foram analisados por meio da modelagem de equações estruturais (MEE), e os resultados mostraram que a atitude e o controle comportamental percebido foram as variáveis latentes que tiveram significância para antever a intenção do indivíduo de agir. A inclusão de novas variáveis - (i) normas pessoais e (ii) fatores modeladores de desempenho possibilitam um aumento da qualidade preditiva do comportamento dos trabalhadores. No segundo estudo, a aplicação do protocolo de intervenção comportamental possibilitou a adoção de um novo procedimento de parada em um reator, que permitiu reduzir perdas de energia no processo, bem como diminuir a concentração dos contaminantes do efluente líquido. Os resultados evidenciaram a adequação do protocolo quanto a influenciar o comportamento dos trabalhadores. Nesse sentido, pode-se admitir que o protocolo de intervenção comportamental pode ser adotado com resultados promissores em outras unidades industriais que tenham intenção de melhorar sua eficiência energética.
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Application of energy efficiency measures is one of the most hopeful solutions to face global environmental challenges, to minimize natural resources consumption and the greenhouse effect. However, the level of implementation in the industrial sector is far below of what theoretically could be achieved due to several barriers, one of which is the behavior of industrial workers. This paper presents a new structural model with variables that predict individuals’ behavior, and analyses a framework proposal to improve the energy efficiency implementation In the first study, a survey was carried out to identify the factors that determine the intention of the workers to adopt actions to improve energy efficiency, based on the theory of planned behavior (TCP). A survey gathered the data to assess the model and a structural equation modeling (SEM) was fitted. The results showed that the attitude and the perceived behavioral control were the latent variables that had significance to anticipate the individual's intention to act. The inclusion of new variables - (i) personal norms and (ii) performance shaping factors increased the the predictive relevance. In the second study, the behavioral intervention protocol allowed to adopt a new procedure to shut down a reactor, that reduced energy losses in the process, as well as to decreased the contaminants’ concentration in the effluent. The results showed that the protocol can be used to influence the behavior of the workers. Finally, it can be assumed that the behavioral intervention protocol can be adopted with real results in other industrial units to improve energy efficiency.
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FRANCISCO RAMON ALVES DO NASCIMENTO
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PERSPECTIVAS DE GESTÃO DOS FLUXOS DE NITROGÊNIO REATIVO NO SETOR SANEAMENTO.
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Orientador : ASHER KIPERSTOK FIRST
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MEMBROS DA BANCA :
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ANDRE BEZERRA DOS SANTOS
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ASHER KIPERSTOK FIRST
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EDUARDO HENRIQUE BORGES COHIM SILVA
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JORDI MORATÓ
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OLÍVIA SILVA NEPOMUCENO SANTOS
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Data: 17/05/2019
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O objetivo geral desta tese foi ampliar a compreensão das relações existentes entre os fatores que influenciam nos fluxos de nitrogênio no setor saneamento e suas interações com setores afins. Inicialmente, a pesquisa foi focada em destacar os desafios e questões da sustentabilidade que envolvem o aproveitamento do nitrogênio reativo do setor saneamento, através da urina humana. O aproveitamento da urina humana na agricultura é uma alternativa de gestão do recurso nitrogênio, que pode contribuir tanto na segurança do nexo água-energia-alimento quanto na mitigação dos impactos ambientais globais. Na segunda etapa da pesquisa, as variáveis que influenciam na gestão do nitrogênio reativo através dos fluxos de recursos no setor saneamento foram identificadas e avaliadas através da metodologia de Dinâmica de Sistemas. Um modelo conceitual foi desenvolvido para englobar as variáveis dos subsistemas Produção Animal, Produção Vegetal e População. A avaliação integrada das variáveis propostas pode ajudar no processo de tomada de decisão para a gestão do nitrogênio reativo. Na última etapa, um modelo hipotético de Estoque e Fluxo foi desenvolvido utilizando o software Vensim PLE Plus Version 6.3 para avaliar a evolução das opções de gestão dos recurso nitrogênio. Os resultados simulados indicaram o potencial de substituição dos fertilizantes nitrogenados industriais por fontes de nitrogênio reativo já existentes no setor saneamento, reduzindo assim, a conversão de nitrogênio inerte para nitrogênio reativo e consequentemente a inserção de nitrogênio reativo no ecossistema. Dentre as ações propostas, a segregação da urina e a estabilização do consumo de proteína foram as ações mais eficientes de gestão do recurso nitrogênio. Desta forma, o setor saneamento pode melhorar seu desempenho ambiental, além de contribuir no atendimento dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável.
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The main goal of this thesis was to expand the understanding of existent interactions that influence on reactive nitrogen flows in sanitation sector and its interactions with related sectors. Firstly, the research was focussed on highlighting sustainability challenges and issues that involve the reactive nitrogen use from sanitation sector through human urine. The reactive nitrogen use by human urine is an alternative of nitrogen resource management that can contribute either on the security of water-energy-food nexus or on the mitigation of global environmental impacts. In the second phase of research, the variables that influence the reactive nitrogen management through resource flows in sanitation sector were identified and evaluated using the Systems Dynamics approach. A conceptual model was developed to encompass the variables of the Livestock Production, Crop Production and Population subsystems. The integrated evaluation of the proposed variables can support the decision-making of the reactive nitrogen management. In the last phase, a hypothetic model of Stock and Flow was developed using the software Vensim PLE Plus Version 6.3 to assess the progress of nitrogen resource management options. The simulated results indicated the potential of nitrogen fertilizer substitution by existing reactive nitrogen sources from sanitation sector, thus reducing the inert nitrogen conversion to reactive nitrogen as well as the reactive nitrogen emissions to environment. Among the proposed actions, the urine segregation and stabilization of protein consumption were the most efficient actions of nitrogen resource management. Therefore, the sanitation sector can improve its environmental performance as well as contribute to achieving the Sustainable Development Goals.
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CARLOS MARIO GUTIERREZ AGUILAR
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PARÂMETROS DE PROJETO VISANDO DIMINUIÇÃO DOS RESÍDUOS DE MADEIRA DA PRODUÇÃO DE MÓVEIS DE MADEIRA DE EUCALIPTO
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Orientador : ASHER KIPERSTOK FIRST
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MEMBROS DA BANCA :
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EUGENIO ANDRES DIAZ MERINO
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GIOVANNI BARRERA TORRES
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MARIA HERMINIA OLIVERA HERNANDEZ
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SANDRO FABIO CESAR
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ÁUREA LUIZA QUIXABEIRA ROSA E SILVA RAPOSO
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Data: 28/06/2019
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As empresas produtoras de móveis de madeira geram grandes volumes de resíduos que nem sempre são descartados de forma adequada, gerando perdas para as empresas e prejuízos ambientais decorrentes do aumento do consumo de matérias-primas. A partir daí o objetivo desse trabalho é propor parâmetros de projeto visando minimização de resíduos no processo produtivo de móveis de madeira de eucalipto, procurando maior utilização da matéria prima. Por médio do estúdio de uma cadeira fabricada em empresa de móveis de madeira de eucalipto, se faz aplicação da metodologia de Produção mais Limpa focada na diminuição do consumo de matéria-prima e de energia, dessa metodologia se apresentam propostas para aplicação de princípios de Ecodesign com o qual se faz redesenho da cadeira visando diminuição na geração de resíduos de madeira e maior aproveitamento da matéria-prima. Foi feita Avaliação de Ciclo de Vida do berço ao túmulo para cadeira inicial e para cadeira redesenhada comparando os impactos ambientais e o consumo energético.
A proposta de redesenho permitiu diminuição na geração de resíduos de 43,81% para 32,20%; redução no consumo de madeira de 29,95% e diminuição no consumo de energia de 5 KWh para 3,23 KWh. Baseado nos resultados, são propostos os parâmetros de projeto para diminuição dos resíduos de madeira gerados na produção de móveis de madeira. As propostas feitas abordaram parâmetros para reduzir, facilitar, selecionar e valorizar as modificações do produto redesenhado. Para isto se propõe um passo a passo baseado numa sequência de atividades: definição do produto, processo de fabricação, Produção mais Limpa, balanço de massa, Avaliação de Ciclo de Vida, Ecodesign (propostas de solução) e Avaliação de Ciclo de Vida da proposta. A implementação de parâmetros de projeto, considerando características do material, modulação das peças e redesenho, assim como a identificação das fontes mais relevantes de resíduos, por meio da aplicação de Produção mais Limpa, permite a redução do consumo de material e energia. Pode-se evidenciar o potencial da aplicação dos parâmetros de Produção mais Limpa e Ecodesign para atingir micro e pequenas empresas de móveis de madeira ajudando a diminuir a geração de resíduos.
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The companies producing wood furniture generate large volumes of waste that are not always properly discarded, generating losses for companies and environmental damage due to increased consumption of raw materials. From this, the objective of this work is to propose design parameters to minimize waste in the production process of eucalyptus wood furniture, seeking greater use of the raw material. By means of the studio of a chair made of eucalyptus wood furniture company, we apply the methodology of Cleaner Production focused on reducing the consumption of raw material and energy, this methodology presents proposals for application of principles of Ecodesign with which the chair is redesigned with a view to reducing the generation of wood residues and making better use of the raw material. Life Cycle Assessment was carried out from the cradle to the grave for the initial chair and redesigned chair comparing environmental impacts and energy consumption.
The redesign proposal allowed a decrease in the generation of waste from 43.81% to 32.20%; reduction in wood consumption of 29.95% and decrease in energy consumption from 5 KWh to 3.23 KWh. Based on the results, the design parameters for the reduction of wood residues generated in the production of wooden furniture are proposed. The proposals have addressed parameters to reduce, facilitate, select and value the redesigned product modifications. To do this, a step-by-step approach is proposed based on a sequence of activities: product definition, manufacturing process, Cleaner Production, mass balance, Life Cycle Assessment, Ecodesign (solution proposals) and Life Cycle Assessment of the proposal. The implementation of design parameters, considering material characteristics, modulation of parts and redesign, as well as the identification of the most relevant sources of waste, through the application of Cleaner Production, allows the reduction of material and energy consumption. The potential of applying the Cleaner Production and Ecodesign parameters to reach micro and small wood furniture companies can be evidenced, helping to reduce waste generation.
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VERÔNICA DE JESUS PEREIRA
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PRECIPITAÇÃO DE ASFALTENOS EM PETRÓLEO COM ELEVADO TEOR DE CO2: DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL E MODELAGEM DO COMPORTAMENTO DE FASES A ALTA PRESSÃO
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Orientador : GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
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MEMBROS DA BANCA :
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HERMINIO JOSE CIPRIANO DE SOUSA
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MARIA ELISABETE MACHADO
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PAULO DE TARSO VIEIRA E ROSA
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ROGERIO FERNANDES DE LACERDA
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SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
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Data: 24/09/2019
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Os reservatórios de petróleo do pré-sal brasileiro, situados em águas ultraprofundas a cerca de 300 km da costa paulista, possuem elevada razão gás-óleo e altas concentrações de dióxido de carbono, em condições de pressão e temperatura não triviais. A solução para evitar que o CO2 seja lançado na atmosfera tem sido a reinjeção do gás no reservatório, que pode ainda aumentar o fator de recuperação de óleo. Porém, a injeção de CO2 pode também induzir a precipitação e deposição de asfaltenos, causando atrasos de produção e caros procedimentos de limpeza, que aumentam os custos de operação. A reinjeção do CO2 em poços do pré-sal é um desafio tecnológico real, que demanda a compreensão adequada do comportamento termodinâmico das fases fluidas e dos asfaltenos em condições de pressão e temperatura do reservatório. É crucial conhecer a quantidade limite de CO2 que pode ser dissolvida no óleo, na pressão de injeção, sem que ocorra a precipitação de asfaltenos. Porém, a dificuldade de descrever as propriedades do óleo e das moléculas de asfaltenos, e suas interações intermoleculares, aliada à escassez ou dificuldade para a investigação experimental do comportamento de fases para cada adição de CO2 ao óleo, levou à oportunidade de um estudo experimental e de modelagem e simulação do comportamento de fases do óleo do pré-sal a alta pressão, em presença de elevados teores de CO2, objetivo da presente tese. O estudo experimental do comportamento de fases do óleo recombinado em presença de CO2 mostrou que a pressão de bolha e a densidade, na temperatura de reservatório, aumentam de forma quadrática com a concentração de CO2. Além disso, a pressão mínima de miscibilidade do óleo recombinado com CO2 puro e impuro medida é menor que a pressão do onset superior de precipitação de asfaltenos. A equação de estado de Soave-Redlich-Kwong (SRK) foi usada com êxito para a modelagem e simulação das curvas de pressão de bolha e densidade para misturas de óleo recombinado e CO2, com ajuste de apenas um parâmetro de interação binária. Uma nova correlação foi proposta para o cálculo da pressão mínima de miscibilidade do óleo em função da pressão de bolha e da temperatura, para CO2 puro. O diagrama de fases PT de precipitação de asfaltenos para o óleo do pré-sal também foi descrito satisfatoriamente pela equação SRK, com o ajuste de apenas dois parâmetros. A predição da quantidade de CO2 que dá início à precipitação de asfaltenos nas condições de reservatório foi maior que o valor determinado experimentalmente. Por fim, o estudo qualitativo dos efeitos da presença de CO2 na precipitação de asfaltenos indicou que abaixo da temperatura de crossover, o CO2 ajuda a estabilizar os asfaltenos no óleo a partir da redução da pressão do onset superior de precipitação da mistura em relação ao óleo recombinado original.
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Brazilian pre-salt oil reservoirs, located in ultra-deep waters and approximately 300 km offshore paulista coast, have high gas-oil ratio and high carbon dioxide concentrations under non-trivial pressure and temperature conditions. The solution to prevent CO2 release to the atmosphere has been the reinjection of gas into the reservoir, which can further increase the oil recovery factor. However, CO2 injection can also induce precipitation and deposition of asphaltene, causing production delays and expensive cleaning procedures, which increase operating costs. The reinjection of CO2 into pre-salt wells is a real technological challenge, which requires proper understanding of the thermodynamic behavior of fluid phases and asphaltene under reservoir pressure and temperature conditions. It is crucial to know the limiting amount of CO2 that can be dissolved in the oil at the injection pressure without causing asphaltene precipitation. However, the difficulty of describing the properties of oil and asphaltene molecules, and their intermolecular interactions, coupled with the scarcity or difficulty for experimental investigation of the phase behavior for each addition of CO2 to the oil, led to the opportunity of an experimental study, modeling and simulation of the pre-salt oil phase behavior at high pressure, in the presence of high CO2 contents, objective of the present thesis. Experimental study of the phase behavior of the recombined oil in presence of CO2 showed that the bubble pressure and density at reservoir temperature increased quadratically with CO2 concentration. In addition, the minimum miscibility pressure of recombined oil for pure and impure CO2 measured is smaller than the upper asphaltene onset pressure. The Soave-Redlich-Kwong (SRK) equation of state was successfully used for modeling and simulation of bubble pressure and density curves of the recombined oil and CO2 mixture with adjustment of only one binary interaction parameter. A new correlation was proposed to calculate the minimum miscibility pressure as a function of bubble pressure and temperature for pure CO2. The asphaltene PT phase diagram for the pre-salt oil was satisfactorily modeled using the SRK equation with adjustment of only two parameters. The prediction of the amount of CO2 of asphaltenesprecipitation onset in the reservoir conditions was higher than the value experimentally determined. Finally, a qualitative study of the effects of the CO2 presence on asphaltene precipitation indicated that below crossover temperature, CO2 helps to stabilize asphaltene in the oil by reducing the asphaltene precipitation onset pressure of the mixture relative to the original recombined oil.
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FLÁVIA BARTIRA PEDRO DA SILVA ALMEIDA
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REMOÇÃO DE HIDROCARBONETOS DA ÁGUA PRODUZIDA DE PETRÓLEO POR MEIO DOS PROCESSOS DE COALESCÊNCIA E ADSORÇÃO
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Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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MEMBROS DA BANCA :
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ALBERICO RICARDO PASSOS DA MOTTA
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CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
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JOÃO INACIO SOLETTI
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KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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LUCIANO MATOS QUEIROZ
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MARCIO LUIS FERREIRA NASCIMENTO
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Data: 07/10/2019
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Um grande problema para a indústria de produção de petróleo é a quantidade de água produzida (AP) gerada durante a operação de seus processos industriais, sendo considerada a maior corrente de efluentes e possui composição complexa, como alta salinidade, sólidos em suspensão, aditivos químicos, metais pesados, considerado teor de óleos e graxas (TOG) e outros contaminantes. O TOG é um parâmetro que merece atenção, pois órgãos fiscalizadores regulam o descarte da AP a partir deste parâmetro. O presente trabalho se propôs a avaliar o potencial do processo de coalescência e adsorção no tratamento da água produzida de petróleo real fornecida pela Petrobras, Unidade Pilar-AL, utilizando um sistema integrado composto por um coalescedor de leito horizontal em combinação com um leito fixo de adsorção. Os parâmetros avaliados no coalescedor foram a velocidade do fluxo e o tipo de leito. Os materiais avaliados para compor o leito do coalescedor foram: fibra de coco, considerado um subproduto da indústria e a bucha vegetal (Luffa cylindrica), material fácil de ser encontrado na região Nordeste. Na coluna de leito fixo (processo de adsorção) foram utilizados biocarvão e carvão ativado produzidos a partir do ouricuri (Syagrus coronata), matéria prima regional. As biomassas utilizadas (fibra do coco, bucha vegetal e ouricuri, bem como o biocarvão e carvões ativados) foram caracterizados através das seguintes técnicas: umidade, análise termogravimétrica, espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDX), difração de raios-X e infravermelho por transformada de Fourier. Inicialmente foram avaliados o tipo de leito e a vazão de alimentação do leito coalescedor: 40, 60 e 80 L/h, que corresponde, respectivamente as velocidades superficiais 5,8; 8,7 e 11,5 m/h, em relação ao diâmetro do coalescedor. Foi avaliado o TOG na entrada e saída do coalescedor e calculado a eficiência de remoção de óleos e graxas. A queda de pressão do coalescedor também foi avaliada. A fibra de coco e a vazão de 40 L/h apresentou maior eficiência, removendo em torno de 80% do TOG. Em seguida, como mencionado anteriormente, foram produzidos carvões a partir do ouricuri e ativados com ácido fosfórico, ácido sulfúrico e hidróxido de sódio. Os experimentos de avaliação da capacidade adsortiva dos carvões foram realizados em um sistema de banho finito. Os resultados apresentaram que o carvão ativado com NaOH possui maior capacidade adsortiva. Definido o melhor tipo de leito e a vazão de alimentação do coalescedor, além do tipo de carvão ativado para o leito fixo; os estudos com o sistema integrado (coalescedor e coluna de leito fixo) puderam ser iniciados. O planejamento experimental consistiu de um sistema fatorial completo 23 para a realização das corridas experimentais no sistema integrado, onde as variáveis avaliadas foram: tipo de carvão (biocarvão e carvão ativado com NaOH), diâmetro médio da partícula (0,149 – 0,3 mm e 0,3 – 0,5 mm ) e vazão de alimentação da coluna de leito fixo (2,2 e 4,4 L/h). O melhor resultado foi obtido com o experimento que utilizou biocarvão, diâmetro de partícula entre 0,149 – 0,3 mm e vazão de 4,4 L/h, conseguindo uma remoção de TOG em torno de 84%. Os resultados apresentaram que a integração dos processos de coalescência com adsorção utilizando biomassa e biocarvão pode ser uma alternativa para o tratamento da água produzida de petróleo, atendendo os requisitos ambientais para descarte e reinjeção.
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A major problem for the oil production industry is the amount of water produced (PA) generated during the operation of its industrial processes, being considered the largest stream of effluents and has complex composition such as high salinity, suspended solids, chemical additives. , heavy metals, considered to be oil and grease (TOG) content and other contaminants. The TOG is a parameter that deserves attention, as regulatory agencies regulate the discarding of PA from this parameter. The present work aimed to evaluate the potential of the coalescence and adsorption process in the treatment of real oil produced water supplied by Petrobras, Pilar-AL Unit, using an integrated system composed of a horizontal bed coalescer in combination with a fixed bed of adsorption. The parameters evaluated in the coalescer were the flow velocity and the bed type. The materials evaluated to compose the coalescedor bed were: coconut fiber, considered a byproduct of the industry and the vegetable bushing (Luffa cylindrica), an easy material to be found in the Northeast region. The fixed bed column (adsorption process) used biochar and activated carbon produced from ouricuri (Syagrus coronata), a regional raw material. The biomasses used (coconut fiber, vegetable bushing and ouricuri, as well as biochar and activated charcoal) were characterized by the following techniques: humidity, thermogravimetric analysis, X-ray dispersive energy (EDX), X-ray diffraction and infrared by Fourier transform. Initially, the type of bed and the flow rate of the coalescing bed were evaluated: 40, 60 and 80 L / h, which corresponds, respectively, to superficial velocities 5,8; 8.7 and 11.5 m / h in relation to the diameter of the coalescer. The TOG at the coalescer inlet and outlet was evaluated and the oil and grease removal efficiency calculated. The coalescer pressure drop was also evaluated. Coconut fiber and 40 L / h flow rate showed higher efficiency, removing around 80% of TOG. Then, as mentioned earlier, coals were produced from ouricuri and activated with phosphoric acid, sulfuric acid and sodium hydroxide. The adsorptive capacity evaluation experiments were carried out in a finite bath system. The results showed that NaOH activated carbon has higher adsorptive capacity. Defined the best bed type and coalescer feed rate, plus the activated bed activated carbon type; Studies with the integrated system (coalescer and fixed bed column) could be initiated. The experimental design consisted of a complete factorial system 23 for the experimental runs in the integrated system, where the evaluated variables were: coal type (biochar and NaOH-activated carbon), mean particle diameter (0.149 - 0.3 mm and 0.3 - 0.5 mm) and fixed bed column flow rate (2.2 and 4.4 L / h). The best result was obtained with the experiment that used biochar, particle diameter between 0.149 - 0.3 mm and flow rate of 4.4 L / h, achieving a TOG removal of around 84%. The results showed that the integration of adsorption coalescence processes using biomass and biochar can be an alternative for the treatment of petroleum produced water, meeting the environmental requirements for disposal and reinjection.
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LUCAS BRITTO LANDIM
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PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE COPOLÍMEROS DE UREIA E ÁCIDO SUCCÍNICO PRODUZIDOS VIAPOLIMERIZAÇÃO EM SOLUÇÃO E VIA MECANOQUÍMICA
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Orientador : ROSANA LOPES LIMA FIALHO
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MEMBROS DA BANCA :
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CLAUDYA SAYER
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JOYCE BATISTA AZEVEDO
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KAREN VALVERDE PONTES VATER
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ROSANA LOPES LIMA FIALHO
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SILVIO DO DESTERRO CUNHA
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Data: 11/10/2019
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Polímeros à base de ureia apresentam diversas aplicações, como na fabricação de tintas, colas, fármacos, plásticos, papel e revestimentos. Neste sentido, esta tese de doutorado tem o objetivo de desenvolver um processo para produção de novos materiais poliméricos a base de ureia tanto em meio aquoso quanto sem uso de solventes, por via mecanoquímica. Os monômeros usados são ureia (U), ácido succínico (AS), além de etileno glicol (EG) e glicerol (GLI) como agente ramificante e/ou reticulante. O desenvolvimento do processo foi baseado em trabalhos prévios do Grupo de Pesquisa do Laboratório de Polímeros e Bioprocessos (LPB/UFBA), e, inicialmente, optou-se por uma abordagem clássica utilizando uma rota úmida de polimerização. O estudo inicial teve como objetivo principal analisar as propriedades estruturais, químicas e térmicas dos copolímeros de U/AS/EG e U/AS/GLI produzidos em soluções aquosas com diferentes composições. As análises de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR/ATR), processo de ionização por dessorção a laser assistida por matriz – tempo de voo (MALDI TOF), ressonância magnética nuclear (RMN), análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e difração de raio-x (DRX) permitiram avaliar as mudanças provocadas pela inserção do EG e GLI nas cadeias da matriz U/AS, como por exemplo, a massa molar, estabilidade térmica e cristalinidade. Foi realizada também a polimerização por via mecanoquímica, através do uso de um moinho de bolas planetário. Uma abordagem inédita em relação a este tipo de policondensação. As amostras obtidas foram analisadas por FTIR/ATR, espectrometria de massas com ionização por eletrospray (ESI-MS), MALDI TOF, RMN, TGA e DSC. Os resultados confirmaram que as reações foram realizadas com sucesso, e obtidos materiais com características semelhantes produzidos em solução, com um custo energético baixo e sem o uso de solventes orgânicos.
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Urea-based polymers have several applications, such as in the manufacture of paints, glues, drugs, plastics, paper and coatings. In this sense, this doctoral thesis aims to develop a process for the production of new urea-based polymeric materials in both aqueous and solvent-free mechanically. The monomers used are urea (U), succinic acid (AS), as well as ethylene glycol (EG) and glycerol (GLI) as a branching and / or crosslinker. The development of the process was based on previous work of the Polymer and Bioprocess Laboratory Research Group (LPB / UFBA), and initially a classical approach using a wet polymerization route was chosen. The initial study aimed to analyze the structural, chemical and thermal properties of U / AS / EG and U / AS / GLI copolymers produced in aqueous solutions with different compositions. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR / ATR) analyzes, matrix assisted laser desorption ionization process - flight time (MALDI TOF), nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetric analysis (TGA), exploratory calorimetry Differential (DSC) and X-ray diffraction (XRD) allowed to evaluate the changes caused by the insertion of EG and GLI in the U / AS matrix chains, such as molar mass, thermal stability and crystallinity. Polymerization was also carried out by mechanical means, using a planetary ball mill. An unprecedented approach to this type of polycondensation. The obtained samples were analyzed by FTIR / ATR, electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS), MALDI TOF, NMR, TGA and DSC. The results confirmed that the reactions were successfully performed and materials with similar characteristics produced in solution were obtained, with low energy cost and without the use of organic solvents.
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ROBERTO JOSE BATISTA CAMARA
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"Armazenamento energético de hidrogênio e gás natural (P2G) e ar comprimido (CAES) em cavernas salinas: aspectos técnico-regulatórios e proposição de metodologia".
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Orientador : JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
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MEMBROS DA BANCA :
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JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
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JOSE BAPTISTA DE OLIVEIRA JUNIOR
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Julio Ferreira Carneiro
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PAULO ROBERTO BRITTO GUIMARÃES
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PAULO SERGIO RODRIGUES DE ARAUJO
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Data: 22/11/2019
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As energias renováveis vêm ocupando um maior espaço na matriz energética mundial em função de uma série de fatores, primordialmente o ambiental. Apesar do desenvolvimento tecnológico para utilização deste tipo de energia caminhar a passos largos, o ajuste entre a oferta energética renovável e demanda (de energia elétrica, por exemplo) nem sempre é possível devido à dependência de fatores naturais. Para suprir esse ajuste de oferta e demanda uma das alternativas utilizadas é o armazenamento energético em grande escala. Este trabalho tem como objetivo propor uma metodologia para avaliação de recursos e reservas energéticos em cavernas salinas, utilizando as tecnologias P2G e CAES. Para atender a este objetivo, utilizou-se como base metodológica a pesquisa bibliográfica sobre o tema proposto, análise documental (portarias, resoluções, leis dentre outros), consulta a especialistas das áreas de armazenamento energético e afins, uma análise comparativa e teste da metodologia proposta com dados reais obtidos da literatura. Como resultado, duas metodologias existentes foram identificadas para serem usadas como referência: o Petroleum Resources Management System (PRMS) e o CO2 Storage Resources Management System (SRMS). Assim como nas metodologias de referência, na metodologia proposta, as fases de um projeto foram divididas em duas: subcomercial, onde as análises e cálculos foram feitos a partir de informações existentes na litertura e comercial, onde as análises e cálculos foram feitos em função das informações oriundas da implantação do real projeto. Para os projetos subcomerciais foram estabelecidos três estágios denominados de Recurso Total Possível (R3), Recurso Total Provável (R2) e Recurso Total Provado (R1). Para exemplificação da metodologia nessa fase, foram utilizadas informações de maciços salinos em Portugal e a tecnologia de armazenamento de ar comprimido. O R3 foi calculado com informações do Maciço do Carriço e valor de R3 foi de 3.000.000 m3. O Diapiro Rio Maior foi utilizado como exemplo para o cálculo do R2, considerando as variáveis geológicas e regulatórias e seu valor final foi de 321.951 m3, equivalendo a um potencial energético de 4,3 GWh. Finalmente, o valor de R1 foi calculado, analisando o tipo de gás utilizado e a eficiência da planta a ser inplementada e o valor volumétrico foi de 95.619,45 m3. Esse valor equivale a um potencial energético total de 1,3 GWh, e uma potência de 326 MW para 4 h de produção e 162 MW para 8 h de produção. Da mesma forma que para a fase subcomercial, para os projetos comerciais foram estabelecidos três estágios denominados de Reserva Total Possível (Re3), Reserva Total Provável (Re2) e Reserva Total Provada (Re1). Para testar a metodologia proposta para a fase comercial, foram utilizados dados de uma mineração produtora de salgema na cidade de Maceió, estado de Alagoas utilizando armazenamento de ar comprimido. A Reseva Total Possível (Re1) foi calculada em 11.046 m3 enquanto a Reserva Total Provável foi de 234.000 m3, equivalendo a um potencial energético de 4,3 GW. Já para a Reserva Total Provada (Re1) o valor encontrado foi de 69.498 m3, o que equivale a um potencial energético de 1,28 GWh que quando dividido por uma produção em 4 horas ou 8 horas fornecem uma potência de 320 MW e 160 MW, respectivamente. Os valores encontrados estão próximos aos fornecidos pelas usinas que operam comercialmente no mundo, confirmando a robustez e aderência a realidade da metodologia proposta. Conforme visto, a metodologia pode ser aplicada a casos reais e os valores encontrados apontam para a possibilidade de implantação de um projeto CAES na concessão mineral da estudada. Para isso, faz-se necessário o desenvolvimento de um estudo de caso real com os dados da empresa contemplando: todos os aspectos limitadores no cálculo da Re3, utilizar os dados da perfilagem sônica para o cálculo da Re2 e escolher o tipo 9 da tecnologia CAES para calcular a Re1. Além disso, elaborar um EVTE considerando alguns tipos de fornecimento de energia para a compressão do projeto CAES a ser implantado.
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Renewable energies have been occupying a larger portion of the world energy matrix due to a series of factors, primarily the environmental one. Although the technological development related to this type of energy is moving at a rapid pace, the adjustment between the renewable energy supply and demand is not always possible due to the inherent dependence on natural factors. To bridge this supply and demand adjustment one of the available alternatives is the large-scale energy storage. This paper aims to propose a methodology for the evaluation of energy resources and reserves in salt caves, using P2G (Power to Gas) and CAES (Compressor Air Energy Store) technologies. To meet this objective, bibliographic research on the proposed theme, document analysis (ordinances, resolutions, laws, among others), consultation with experts in the energy storage area, and a comparative analysis were used as methodological basis. Also, the proposed methodology was tested using real data obtained from the literature. As a result, two existing methodologies have been identified to be used as references: the Petroleum Resources Management System (PRMS) and the CO2 Storage Resources Management System (SRMS). As in the methodologies taken as reference, in the proposed methodology, a storage project is divided into two phases: sub-commercial, where the analyzes and calculations are made from information obtained in the literature; and commercial, where the analyzes and calculations are made according to information obtained from the actual implementation of the project. Three stages were established for the subcommercial projects: Total Possible Resource (R3), Total Probable Resource (R2) and Total Proved Resource (R1). Information from saline massifs in Portugal and the compressed air storage technology were used to exemplify the methodology used at this phase. The R3 volume was calculated with informations from Carriço Massif and it resulted in a volumetric value of 3,000,000 m3. The Diapiro Rio Maior, considering the geological and regulatory variables, was used as an example for the R2 calculation, and its final value was 321,951 m3, the equivalent to an energy potential of 4.3 GWh. Finally, the value of R1 was calculated by analyzing the type of gas used and the efficiency of the associated plant, obtaining a volumetric value of 95,619.45 m3. This value is equivalent to a total energy potential of 1.3 GWh, and a power of 326 MW for a 4h production and 162 MW for a 8h production. Such as for the sub-commercial phase, three stages were also established for projects classified as commercial: Total Possible Reserve (Re3), Total Probable Reserve (Re2) and Total Proved Reserve (Re1). In order to test the proposed methodology for the commercial phase, data from a rock salt mining company in the city of Maceió, state of Alagoas, was used. The Total Possible Reserve (Re3) was estimated at 11,046 m3 while the Total Proved Reserve (Re2) at 234,000 m3, which is equivalent to an energy potential of 4.3 GW. For the Total Proved Reserve (Re1) the value of 69,498 m3 was found, which is equivalent to an energy potential of 1.28 GWh, which when divided by a production in 4 hours or 8 hours provides a power of 320 MW and 160 MW respectively. The values found are close to those presented by plants operating commercially around the world, confirming the robustness of the proposed methodology and its adherence to the reality. As observed, the proposed methodology can be applied to real cases and the values found in this article point to the possibility of implantation of a CAES project in the studied mineral concession. In order to accomplish this, it is necessary to develop a real case study with the company data including all limiting aspects in the calculation of Re3, using the sonic profiling data to calculate Re2 and choosing the type of CAES technology to calculate Re1. It is also necessary to prepare an Technical and Economic Feasibility Study (TEFS) considering diverse types of power supply for the compression to be implemented through the CAES project.
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RAIMUNDO JOSÉ ANDRADE DE MENEZES
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Desenvolvimento de uma nova abordagem para desagregação e classificação de cargas elétricas nos sistemas de monitoramento não-intrusivos.
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Orientador : ANTONIO CEZAR DE CASTRO LIMA
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MEMBROS DA BANCA :
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ANDRE PIRES NOBREGA TAHIM
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ANTONIO CEZAR DE CASTRO LIMA
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AUZUIR RIPARDO DE ALEXANDRIA
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FABIANO FRAGOSO COSTA
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LUIZ MARCIO SANTOS FARIAS
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Data: 27/11/2019
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A presente Tese foca na desagregação de energia, baseada em um sistema NILM (Non-Intrusive Load Monitoring) e tem por objetivo investigar e explorar metodologias ainda não aplicadas, bem como desenvolver uma abordagem para resolução do problema de separação do consumo nos gastos dos diversos equipamentos, ligados ao circuito elétrico da casa. A literatura atual é composta por trabalhos continuados no âmbito da classificação de aparelhos através de modelos criados para a desagregação de cargas. Tais métodos foram criados a partir de modelos computacionais de identificação de eventos e reconhecimento de padrões. No entanto os trabalhos estudados ainda demonstram grande necessidade em redução do esforço computacional, minimização de erros através de processos ótimos de reconhecimento de padrões, anulação das sobreposições e distinção de aparelhos com assinaturas semelhantes. Portanto, ainda não foi encontrado um conjunto de características distintas apto a descrever com precisão cada aparelho. Assim sendo, este trabalho procura reforçar a procura destas características. Para tal, é introduzida uma regra de identificação de estados estáveis, bem como a sua demonstração matemática, utilizada para o reconhecimento de step−changes nos sinais de potência ativa (P), reativa (Q) e fator de potência (FP). As step−changes identificadas definem as assinaturas dos equipamentos posteriormente utilizadas por três métodos de classificação para o reconhecimento dos aparelhos elétricos, a saber: k-nearest neighbors algorithm (KNN), Support Vector Machine (SVM) e Genetic Algotithm (GA). Ainda, é proposto um método que tem por base a técnica de Wavelet Shrinkage para a extração de informação do sinal agregado. O referido método proposto parte da idéia de que vários segmentos podem ser analisados por funções wavelet distintas, então a desagregação de energia pode ser interpretada como um problema de separação de fontes quando apenas um sinal de mistura é conhecido. Assim sendo, foi analisado o desempenho da modelação de fontes com recurso a vetores multidimensionais e correspondente método de fatoração. Assumindo que um vetor multidimensional composto pelos dados de gastos dos vários equipamentos da casa pode ser definido, a sua fatoração não-negativa é executada de forma a extrair os componentes mais relevantes. Os fatores resultantes são incorporados no processo de inferência das fontes, no qual apenas o consumo agregado da casa está disponível. As experiências computacionais, mostraram a eficácia do modelo proposto para a distinção das diferentes cargas em estudo em relação às abordagens estudadas até o momento
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This thesis focuses on energy disaggregation based on a NILM (Non-Intrusive Load Monitoring) system and aims to investigate and explore methodologies not yet applied, as well as how to develop an approach to solve the problem of separation of consumption in the expenses of various equipment, connected to the electrical circuit of the house. The current literature is composed continued work on the classification of devices by models for cargo breakdown. Such methods were created from computational models. event identification and pattern recognition. However, the studies studied still demonstrate great need to reduce computational effort, minimize errors through optimal pattern recognition processes, override override and distinguishing handsets with similar signatures. Therefore, one has not yet been found. distinct set of characteristics able to accurately describe each device. Therefore, This paper seeks to reinforce the demand for these characteristics. To do this, a rule is introduced of stable state identification, as well as its mathematical demonstration, used for the step-change recognition on active (P), reactive (Q) and power factor signals (FP). The identified step-changes define the equipment signatures later used by three classification methods for recognition of electrical appliances, namely: k-nearest neighbors algorithm (KNN), Support Vector Machine (SVM) and Genetic Algotithm (GA). Also, a method based on theWavelet Shrinkage technique for information extraction from the aggregate signal. The proposed method starts from the idea that several segments can be parsed by distinct wavelet functions, so the disaggregation of energy can be interpreted as a source separation problem when only one signal of mixing is known. Therefore, we analyzed the performance of font modeling with multidimensional vectors and corresponding factorization method. Assuming that one multidimensional vector composed by the expenditure data of the various equipaments of the house can be defined, its non-negative factorization is performed in order to extract the most relevant. The resulting factors are incorporated into the source inference process, in which only household aggregate consumption is available. The computational experiments showed the effectiveness of the proposed model to distinguish the different loads under study in relation to approaches studied so far.
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RENATO DE CASTRO VIVAS
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MODELO HÍBRIDO PARA AVALIAÇÃO E OTIMIZAÇÃO DA PERFORMANCE DA SUSTENTABILIDADE ORGANIZACIONAL.
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Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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MEMBROS DA BANCA :
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KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
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ADONIAS MAGDIEL SILVA FERREIRA
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ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
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DIEGO DE CASTRO FETTERMANN
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EDUARDO OLIVEIRA TELES
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Data: 28/11/2019
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A sustentabilidade consolida-se como um fator competitivo para as organizações onde os estudos sobre a avaliação e otimização da sustentabilidade é requisito fundamental no gerenciamento das organizações em toda sua cadeia de suprimentos. Em uma perspectiva mais específica percebe-se uma lacuna em relação aos modelos de avaliação e otimização da performance da sustentabilidade. Diante deste contexto, o objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo para avaliação e otimização da sustentabilidade organizacional. Esta tese foi elaborada em formato de coletânea de artigos. O primeiro artigo é um estudo que está baseado em uma revisão sistemática, envolvendo os trabalhos mais renomados e proeminentes da comunidade científica, bem como uma análise das abordagens quantitativas para avaliação e otimização da sustentabilidade organizacional. O segundo artigo é uma análise comparativa dos modelos multi-atributos de tomada de decisão The Preference Ranking Organization METHod for Enrichment of Evaluations (PROMETHE), Vlse Kriterijumska Optimizacija Kompromisno Resenje (VIKOR) e Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS), o objetivo é identificar o método de ranqueamento mais adequado para o desenvolvimento do modelo. O terceiro artigo é a combinação do modelo multicritério de avaliação, o PROMETHEE, com modelo multiobjetivo de otimização. O quarto artigo é a segunda combinação do modelo multiatributo PROMETHEE com modelo multiobjetivo de programação de metas com priorização para avaliação e otimização do desempenho da sustentabilidade organizacional. O segundo, terceiro e quarto artigos são aplicações experimentais em estudo de caso. Como resultados foram obtidos um ranqueamento da sustentabilidade organizacional através dos anos combinando com modelos de otimização para subsidiar a tomada de decisão. A contribuição deste trabalho é a estrutura de um modelo híbrido aplicado e validado que pode ser facilmente replicado em outras empresas na medida que os resultados norteiam a tomada de decisão para a sustentabilidade organizacional.
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Sustainability has become a competitive factor for organizations where studies on sustainability assessment and optimization are a key requirement in the management of organizations throughout their supply chain. In a more specific perspective there is a gap regarding the models of evaluation and optimization of sustainability performance. Given this context, this thesis aim to development of a model for evaluation and optimization of organizational sustainability. This thesis was elaborated as a collection of articles. The first paper is a study that is based on a systematic review, involving the most renowned and prominent works of the scientific community, as well as an analysis of quantitative approaches to assessment and optimization of organizational sustainability. The second paper is a comparative analysis of the multi-attribute decision making models The Preference Ranking Organization METHod for Enrichment of Evaluations (PROMETHE), Vlse Kriterijumska Optimizacija Kompromisno Resenje (VIKOR) and Technique For Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS), the goal is to identify the most appropriate ranking method for model development. The third paper is the combination of the multicriteria evaluation model, PROMETHEE, with multiobjective optimization model. The fourth paper is the second combination of the PROMETHEE multi-attribute model and the multi-objective priority programming model for the evaluation and optimization of organizational sustainability performance. The second, third and fourth articles are experimental case study applications. As a result, a ranking of organizational sustainability was obtained through the years, combining with optimization models to support decision making. The contribution of this work is the structure of an applied and validated hybrid model that can be easily replicated in other companies as the results guide decision making for organizational sustainability.
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