PEI PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA INDUSTRIAL (PEI) ESCOLA POLITÉCNICA Telefone/Ramal: Não informado
Dissertações/Teses

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2024
Teses
1
  • PATRICIA SOARES LINS
  • MÉTODO DE PROJETO DE LAYOUT INTEGRADO À PRODUÇÃO MAIS LIMPA (P+L): UMA ESTRATÉGIA DE IMPLEMENTAÇÃO APLICADA EM PEQUENOS NEGÓCIOS DO SETOR MOVELEIRO.

  • Orientador : SANDRO FABIO CESAR
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EUGENIO ANDRES DIAZ MERINO
  • GISELLE SCHMIDT ALVES DIAZ MERINO
  • JULIO CESAR MOLINA
  • LUCIANO COSTA SANTOS
  • SANDRO FABIO CESAR
  • Data: 15/03/2024

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  • Esta tese defende o desenvolvimento do método de projeto de Layout integrado à Produção mais Limpa (P+L) como estratégia para implementar a P+L, e teve como foco de aplicação pequenos negócios do setor moveleiro. Para isso, identificou, analisou e elaborou parâmetros de integração entre métodos de projeto de Layout e  de implementação da P+L; aplicou e avaliou o método em pequenos negócios do setor moveleiro; e analisou a minimização das perdas produtivas relacionadas a recursos naturais e desperdícios de processo nos estudos de caso (EC1 e EC2). Trata-se de pesquisa aplicada qualitativa e quantitativa, de caráter exploratório. Foi desenvolvida em quatro momentos categorizados como Inspiração (1), Idealização (2), Implementação (3) e Intervenção (4); em 4 etapas, fundamentação teórica (A), desenvolvimento (B), aplicação (C) e avaliação (D). A etapa A incluiu levantamento, organização e análise dos dados. Na etapa B identificaram-se (i) parâmetros e pontos de convergência entre fatores de projeto de layout e critérios para implementar a P+L, (ii) o desenvolvimento conceitual do método e (iii) a prototipação formal. Parte da etapa C foi o EC1 em indústria moveleira em Palhoça (SC); a outra aplicação foi o EC2 realizado em Maceió (AL) para avaliar o método. No EC1, os desperdícios em áreas e fluxos foram mapeados e minimizados, a área para estoques, para material em processo e as linhas de fluxos de abastecimento foram otimizadas e reduzidas em 25,59%, 72,69% e em 46,24%, respectivamente, com reflexos positivos para a produção que foi ampliada em 33,33%. As áreas para descarte de materiais foram eliminadas e as destinadas a subprodutos para reuso/reciclo interno/externo foram reduzidas em 51,69 % a partir da locação integrada de coletores e estantes nos centros de produção, e elaboração de fluxos para subprodutos, elo inovador. No EC2, houve acompanhamento e análise da produção de um guarda-roupa antes do projeto e implementação, e verificaram-se perdas de 7,425 m2 de MDF por equívocos nos planos de corte e falta de visibilidade do estoque na planta, e 2,365 m2 de MDF descartados em aterro. A implantação do projeto de LP+L melhorou o posicionamento ambiental, espaço gerencial, capacitação e funções, aspectos técnicos e tecnológicos. A circulação aumentou em 35,06% com melhorias da capacidade produtiva da planta, da eficiência do sistema em 19,88%, e de fluxos em 50,99%  da coleta seletiva, reuso/reciclo, e redução de 32,03% em fluxos de subprodutos que passaram a ser detalhados em caderno técnico; as sobras de MDF passaram a ser separadas, catalogadas e organizadas na planta para reuso/reciclo interno, e osretalhos destinados a Ecoponto e reuso/reciclo externo. Os dados do EC2 confirmam que o projeto de LP+L é estratégia para implementar pensamento preventivo socioambiental, promover, potencializar e minimizar perdas produtivas com recursos naturais, evitar desperdícios em processos na fonte geradora, garantir segurança e inovação no ambiente de trabalho.


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  • This thesis defends the development of the Layout design method integrated with Cleaner Production (CP) as a strategy to implemented CP, and focussed on small businesses in the furniture sector. To this end, it identified, analysed and developed parameters for integrating layout design methods and CP implementation; applied and
    evaluated the method in small businesses in the furniture sector; and analysed the minimisation of production losses related to natural resources and process waste in the case studies (CS1 and CS2). This is an applied qualitative and quantitative exploratory study. It was developed in four stages categorised as Inspiration (1),
    Ideation (2), Implementation (3) and Intervention (4); in 4 stages, theoretical foundation (A), development (B), application (C) and evaluation (D). Stage A included data collection, organisation and analysis. Stage B identified (i) parameters and points of convergence between layout design factors and criteria for implementing P+L, (ii) the conceptual development of the method and (iii) formal prototyping. Part of stage C was CS1 in a furniture industry in Palhoça (SC); the other application was CS2 carried out in Maceió (AL) to evaluate the method. In CS1, waste in areas and flows was mapped and minimised, the area for stocks, for material in process and the supply flow lines were optimised and reduced by 25.59%, 72.69% and 46.24% respectively, with a positive impact on production, which was increased by 33.33%. Areas for disposing of
    materials were eliminated and those set aside for by-products for internal/external reuse/recycling were reduced by 51.69% from the integrated rental of collectors and racks in the production centres, and the development of flows for by-products, an innovative link. In CS2, the production of a wardrobe was monitored and analysed before the project and implementation, and losses of 7,425 m
    2 of MDF were found due to mistakes in the cutting plans and lack of visibility of the stock in the plant, and 2,365 m2 of MDF discarded in landfill. The implementation of the LCP project improved environmental positioning, management space, training and functions, technical and technological aspects. Circulation increased by 35.06% with improvements in the plant's production capacity, system efficiency by 19.88% and flows by 50.99%. There
    was a minimisation of production losses with natural resources and process waste, implementation of selective collection, reuse/recycling, and a 32.03% reduction in byproduct flows, which are now detailed in a technical notebook; MDF leftovers are now separated, catalogued and organised in the plant for internal reuse/recycling, and scraps are destined for the Ecoponto and external reuse/recycling. The data from CS2 confirms that the
    LCP project is a strategy for implementing preventive socioenvironmental thinking, promoting, enhancing and minimising production losses with natural resources, avoiding waste in processes at the source, guaranteeing safety and innovation in the workplace.

2
  • MARCELA MAGALHÃES MARCELINO
  • GASEIFICAÇÃO DO ENDOCARPO DO COCO DA BAÍA USANDO ÁGUA SUPERCRÍTICA E NANOCATALISADOR À BASE DE NÍQUEL.

  • Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDNILDO ANDRADE TORRES
  • ELECTO EDUARDO SILVA LORA
  • EMANUEL NEGRÃO MACEDO
  • FERNANDO LUIZ PELLEGRINI PESSOA
  • RAILDO ALVES FIUZA JUNIOR
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • Data: 05/04/2024

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  • O aproveitamento da biomassa sólida residual para geração de energia e compostos intermediários tem despertado o interesse da indústria em função das pressões da sociedade e dos órgãos governamentais quanto às questões climáticas em todo o mundo. No Brasil, a casca de coco, sobretudo o endocarpo, é uma biomassa residual abundante e com potencial significativo para aproveitamento energético. Entre as diversas rotas de conversão termoquímica da biomassa, destaca-se a tecnologia de gaseificação em água supercrítica (SCWG, do inglês Supercritical Water Gasification) para conversão da biomassa em gás de síntese com maior concentração de H2 e baixos teores de alcatrão e carvão, relativamente pouco estudada na literatura. Para aumentar a eficiência da SCWG, uma alternativa é a impregnação da biomassa com nanocatalisadores. A presente tese investigou o uso de um catalisador nanoestruturado à base de níquel, impregnado ao endocarpo do coco, para a sua gaseificação usando a água supercrítica ( T > 375 oC e P > 22,1 MPa) como meio reacional. O planejamento de experimentos de Box-Behnken, seguindo o Método da Superfície de Resposta (MSR), foi a abordagem escolhida para o desenvolvimento dos testes experimentais de SCWG da casca de coco. Avaliou-se o efeito das seguintes variáveis na eficiência e rendimento do processo de gaseificação: temperatura (400, 450 e 500°C), tempo de residência (20, 40 e 60 min) e concentração de alimentação (20, 25 e 30%). Além disso, características dos produtos gasoso, líquido e sólido também foram analisadas. O impacto da presença e concentração do catalisador na eficiência e rendimento da gaseificação da biomassa em água supercrítica foi especialmente avaliado. A partir das etapas de caracterização das biomassas impregnadas em soluções salinas de níquel, com concentrações 1 Molar (1M) e 2 Molar (2M), constatou-se a presença de níquel em 1,6 e 5,6% em massa , com tamanhos de partículas de 7,2 e 13,5 nm. Através da aplicação da MSR, observou-se que a temperatura foi a variável de maior efeito na composição do produto gasoso. A maior concentração de níquel na amostra 2M propiciou a obtenção de maiores teores de H2 (15,2 mol%), eficiências de processo, e transição dos íons de níquel para a forma de nanopartículas (Ni(0)). Além disso, a composição química do produto líquido evidenciou a capacidade significativa do níquel em promover a decomposição da lignina em fenol, facilitando a reação de hidrogenação do fenol e subsequente produção de gás. A presente tese procurou gerar novo conhecimento à área promissora do processo SCWG, com a impregnação de um nanocatalisador de níquel na biomassa de coco, visando aumentar eficiência da sua conversão em gás de síntese, priorizando a obtenção de maior concentração de hidrogênio renovável.


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  • The utilisation of residual solid biomass for energy generation and intermediate compounds has sparked industry interest due to societal and governmental pressures regarding global climate issues. In Brazil, coconut husk, especially the endocarp, is an abundant residual biomass with significant potential for energy utilization. Among various thermochemical conversion routes for biomass, the technology of Supercritical Water Gasification (SCWG) stands out, converting biomass into synthesis gas with higher H2 concentration and low tar and coal content. This technology is relatively understudied in the literature. To enhance SCWG efficiency, an alternative is the impregnation of biomass with nanocatalysts. This thesis investigated the use of a nanostructured nickel-based catalyst impregnated into coconut endocarp for its gasification using supercritical water (T > 375°C and P > 22.1 MPa) as a reactive medium. The Box-Behnken experimental design, following the Response Surface Methodology (RSM), was chosen for the development of SCWG tests on coconut husk. The effects of the following variables on the efficiency and yield of the gasification process were evaluated: temperature (400, 450, and 500°C), residence time (20, 40, and 60 minutes), and feed concentration (20, 25, and 30%). Additionally, characteristics of gas, liquid, and solid products were also analysed. The impact of the presence and concentration of the catalyst on the efficiency and yield of supercritical water gasification of biomass was particularly assessed. From the characterization of biomass impregnated with nickel salt solutions at concentrations of 1 Molar (1M) and 2 Molar (2M), it was observed that nickel was present at 1.6 and 5.6 wt% , with particle sizes of 7.2 and 13.5 nm. Through the application of RSM, it was observed that temperature had the greatest effect on the composition of the gas product. The higher nickel concentration in the 2M sample resulted in higher H2 content (15.2 mol%), process efficiencies, and the transition of nickel ions to the form of nanoparticles (Ni(0)). Additionally, the chemical composition of the liquid product demonstrated the significant ability of nickel to promote lignin decomposition into phenol, facilitating the hydrogenation reaction of phenol and subsequent gas production. This thesis aimed to generate new knowledge in the promising field of the SCWG process by impregnating a nickel nanocatalyst into coconut biomass, aiming to increase the efficiency of its conversion into synthesis gas, with a focus on obtaining a higher concentration of renewable hydrogen.

2023
Dissertações
1
  • Maiara dos Santos Silva
  • PRECIPITAÇÃO DE ASFALTENOS EM SISTEMAS CONTENDO PETRÓLEO COM ELEVADO TEOR DE CO2 E CH4:ESTUDO EXPERIMENTAL, MODELAGEM E SIMULAÇÃO

  • Orientador : SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CLAUDIO DARIVA
  • Pedro de Alcântara Pessoa Filho
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • Data: 02/02/2023

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  • A injeção de gás é bastante utilizada na recuperação avançada de petróleo (EOR - Enhanced Oil Recovery) porque aumenta a eficiência de deslocamento e o fator de recuperação do óleo. O pré-sal brasileiro possui reservas de petróleo rico em CO2, que não pode ser liberado para a atmosfera por razões ambientais, e a reinjeção desse gás tem sido a prática adotada. Porém, a injeção de gás nos reservatórios pode desestabilizar os asfaltenos do óleo e desencadear uma série de prejuízos durante o processo de produção, transporte e processamento. Para entender, prever e evitar a precipitação de asfaltenos é crucial descrever adequadamente o comportamento das fases do sistema. Nesse contexto, o comportamento de fases do óleo do pré-sal ainda é um desafio. Estudos experimentais são escassos sobretudo para misturas complexas de óleo, gás natural, CO2 e CH4 a alta pressão. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo a investigação experimental da estabilidade dos asfaltenos em uma amostra de óleo do pré-sal. O estudo experimental compreendeu a determinação do início da precipitação de asfaltenos por depleção ou por adição do gás de injeção (CO2/CH4 50% molar) na temperatura do reservatório. Determinou-se também a quantidade de asfaltenos precipitada no óleo recombinado e suas misturas com o gás de injeção a 61,1 °C sob diferentes pressões. Os dados experimentais serviram de base para a modelagem e simulação do comportamento de fases do óleo, avaliando-se as curvas de precipitação de asfaltenos e o efeito da injeção de gás. Os modelos sólido-líquido e líquido-líquido foram utilizados para relacionar as composições das correntes de injeção, com as curvas de precipitação de asfaltenos. Os resultados mostraram que, em condições ambientais, o óleo morto é instável, precipitando asfaltenos com a adição de 0,3 mL de n-C7/g de óleo morto. O início da precipitação para o óleo recombinado confirmou essa instabilidade por depleção em 61,1°C e 57,8 MPa e em 76,1°C e 57,0 MPa. A injeção de apenas 2,42% molar do gás de injeção foi suficiente para precipitar asfaltenos em condições de reservatório. Com três dias de crescimento dos agregados de asfaltenos, a quantidade de massa precipitada estava estabilizada. A massa de nC7-asfaltenos quase dobrou com a adição de 7,11% em mol do gás de injeção. Os diagramas de fases apresentaram maior instabilidade de asfaltenos com maior concentração de CH4 no gás de injeção. Por fim, os modelos sólido-líquido e líquido-líquido apresentaram descrição semelhante dos dados experimentais, mesmo que a base teórica do segundo seja mais complexa do que a do primeiro modelo.


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  • Gas injection is widely used for Enhanced Oil Recovery (EOR) to increase displacement efficiency, improving the oil recovery factor. The Brazilian pre-salt has oil reserves rich in CO2 that cannot be released into the atmosphere for environmental reasons. So, the reinjection of CO2 has been the current practice adopted. However, gas injection into EOR reservoirs can destabilize asphaltenes in the oil and trigger a series of losses during production, transportation, and processing. To understand, predict and avoid asphaltene precipitation, it is crucial to describe the system phase's behavior adequately. In this context, the pre-salt oil phase behavior is still a challenge. Experimental studies are scarce, especially for complex oil, natural gas, CO2, and CH4 mixtures at high pressure. Thus, this work aimed to experimentally investigate the stability of asphaltenes in a pre-salt oil sample. The experimental study determined the asphaltene onset precipitation by depletion and by adding CO2/CH4 injection gas (50% molar) at the reservoir temperature. The amount of asphaltenes precipitated for the recombined oil and its mixtures with the injection gas at 61.1 °C under different pressures was also determined. The experimental data served as a basis for modeling and simulating the oil phase behavior by evaluating asphaltenes precipitation curves and the effect of gas injection. The solid-liquid and liquid-liquid models were used to relate the compositions of the injection streams with the asphaltenes precipitation curves. The results showed that, under ambient conditions, dead oil is unstable, precipitating asphaltenes with the addition of 0.3 mL of n-C7/g of dead oil. The onset of precipitation for the recombined oil confirmed this depletion instability at 61.1°C and 57.8 MPa and 76.1°C and 57.0 MPa. The injection of only 2.42 mol% of gas was enough to precipitate asphaltenes under reservoir conditions. With three days of growth of the asphaltenes aggregates, the amount of precipitated mass was stabilized. The mass of nC7-asphaltenes almost doubled by adding 7.11% in mol of the injection gas. The phase diagrams showed greater instability of asphaltenes with a higher concentration of CH4 in the injection gas. Finally, the solid-liquid and liquid-liquid models presented a similar description of the experimental data, even if the theoretical basis of the second one is more complex than the first one.

2
  • VINICIOS CABRAL BEDESCHI
  • Simulação com modelo baseado em Agentes para polimerização não enzimática de Nucleotı́deos em Protocélulas.

  • Orientador : ROSANA LOPES LIMA FIALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE GARCIA VIVAS MIRANDA
  • José Carlos Costa da Silva Pinto
  • ROSANA LOPES LIMA FIALHO
  • VITOR PASSOS RIOS
  • Data: 18/02/2023

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  • A Origem da Vida é uma das questões fundamentais da Humanidade, amplamente discutida ao longo da História. Já tendo sido abordada em Mitos, nas Artes e na Filosofia, hoje é intensamente estudada pela ciência moderna, no ramo interdisciplinar de estudos da Origem da Vida. A hipótese atualmente aceita é a do aumento gradual de complexidade de pequenas moléculas da Terra primitiva, que interagindo entre si, tornam-se estruturas maiores e funcionais. Tais macromoléculas, ou blocos construtores da vida (como Nucleotídeos e
    Aminoácidos), interagem entre si para o surgimento de algum tipo de estrutura pré-celular, ou Protocélula. Tal Protocélula ainda não é um sistema vivo, mas apresenta um metabolismo rudimentar e hereditariedade, com seus processos funcionando por meios químicos e termodinâmicos. O aumento de complexidade de tais Protocélulas daria origem às primeiras células vivas. No entanto, há ainda muitas dúvidas não esclarecidas. Por exemplo, exatamente como moléculas simples e presentes na Terra primitiva teriam formado os chamados blocos construtores da vida, como Nucleotídeos, Lipídios e Aminoácidos. Uma vez formados, não se sabe como estes teriam se polimerizado em cadeias de Nucleotídeos (polímeros genéticos) ou Aminoácidos (proteínas). Ou como estes polímeros genéticos, após formados, iriam se autorreplicar (função hereditária). Como surge uma Protocélula, ou como esta origina uma célula viva, são mais alguns dentre os diversos temas de investigação da pesquisa atual. O presente trabalho apresenta um modelo computacional para o estudo de um destes temas: a polimerização não enzimática de Nucleotídeos. Realizando a validação do modelo, por meio de dados experimentais de polimerização de Nucleotídeos, realizados em laboratório. Com os resultados simulados prevendo, com razoável precisão, as funções distribuições de dados experimentais de polimerização de Nucleotı́deos.


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  • The Origin of Life is one of the most fundamental questions of Humanity, widely discussed throughout History. Have already been treated in Myths, Arts and Philosophy, today it is intensely studied by modern science, in the interdisciplinary area of Origin of Life. The currently hypothesis claims that a gradual increase in complexity of small molecules from the primitive Earth occurred, and gave origin to larger and functional structures. Such macromolecules, or building blocks of life (such as Nucleotides and Amino Acids), interact with each other to form some type of precellular structure, or Protocell. Such Protocell, although not a living system, has some rudimentary metabolism and hereditary functions, working through chemical and thermodynamic means. The increase in complexity of such protocells would give rise to the first living cells. However, there are still many unanswered questions. For instance, how simple molecules, present on the primitive Earth, gave rise to the building blocks of life, such as Nucleotides, Lipids and Amino Acids? And how this building blocks polymerized into chains of Nucleotides (genetic polymers) or Amino acids (proteins)? Or how these genetic polymers, once formed, would self-replicate?Finally, how a Protocell arises, or how it originates a living cell, are just a few more questions in the current research. The present work presents a computational model for the study of one of these problems: the non-enzymatic polymerization of Nucleotides. Validation of the model was possible using independent experimental data on Nucleotide polymerization. With the simulated results predicting, with reasonable accuracy, the distribution function of the experimental data from polymerization of Nucleotides.

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  • CARLOS JEFFERSON DE MELO SANTOS
  • Modelo de gestão aplicado ao processo de recrutamento no projeto da profilaxia pré-exposição ao HIV

  • Orientador : ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
  • AVA SANTANA BARBOSA
  • THAIS REGIS ARANHA ROSSI
  • MARIA INES COSTA DOURADO
  • Data: 20/03/2023

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  • A avaliação das estratégias de operações em serviços tem aumentado a eficiência de atividades ou processos do terceiro setor. A utilização de métodos avaliativos em gestão de operações na área de saúde se mostra incipiente. Entender as possíveis aplicabilidades das práticas que envolvem o planejamento, execução e monitoramento de ações dentro de uma organização são formas de introduzir o ambiente competitivo em serviços de atenção básica, saúde de populações específicas, ou em pesquisas com foco nas populações mais vulneráveis. O processo metodológico de desenvolver um escopo de melhoria contínua dentro da avaliação das estratégias de operações parte dos princípios básicos do gerenciamento da rotina e das diretrizes. Este trabalho propõe um novo modelo de avaliação de desempenho para estratégias de recrutamento de potenciais participantes para profilaxia do vírus HIV, através das ferramentas de gestão de operações, gestão da qualidade e análise de sensibilidade em modelos probabilísticos, denominado SMIA (study, monitoring, improvement and analysis). Foram realizados três estudos com esta premissa, utilizando dados de uma pesquisa de campo sobre profilaxia pré exposição ao HIV para recrutamento e prospecção de potenciais participantes (jovens gays, mulheres trans e travestis com idade entre 15 e 19 anos): entender as estratégias de operações no campo (diagnóstico de campo), retrato desses processos em forma de indicadores de desempenho e aprimoramento através de ferramentas da qualidade. Os resultados apresentados relatam desdobram as especificidades metodológicas das estratégias de recrutamento, o perfil do recrutamento no campo, com direcionamento das possíveis melhorias que deveriam ser feitas novas prospecções de participantes na pesquisa. Estes resultados indicam o potencial dessas estratégias no aprimoramento dos processos de captação de novos participantes. O modelo proposto SMIA validado parcialmente pode ser replicado em diversos serviços de saúde, em outras pesquisas e processos diversos, conforme especificidades e objetivos que sejam almejados pela organização.


  • Mostrar Abstract
  • The evaluation of service operations strategies has increased the efficiency of third sector activities or processes. The use of evaluative methods in the management of operations in the health area is incipient. Understanding the possible applicability of practices that involve the planning, execution and monitoring of actions within an organization are ways of introducing a competitive environment in primary care services, health of specific populations, or in research focused on the most vulnerable populations. The methodological process of developing a scope for continuous improvement within the evaluation of operations strategies starts from the basic principles of routine management and guidelines. This work proposes a new performance evaluation model for recruitment strategies of potential participants for HIV prophylaxis, through operations management tools, quality management and sensitivity analysis in probabilistic models, called SMIA (study, monitoring, improvement and analysis). Three studies were carried out with this premise, using data from a field survey on pre-exposure prophylaxis to HIV for recruiting and prospecting potential participants (young gay men, trans women and transvestites aged between 15 and 19 years): understanding the operations strategies in the field (field diagnosis), portrait of these processes in the form of performance indicators and improvement through quality tools. The presented results report unfold the methodological specificities of the recruitment strategies, the profile of the recruitment in the field, with direction of the possible improvements that should be made new prospects of participants in the research. These results indicate the potential of these strategies to improve processes for attracting new participants. The proposed partially validated SMIA model can be replicated in different health services, in other research and in different processes, according to the specificities and objectives that are pursued by the organization.

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  • Ana Paula Alves Amorim
  • Otimização do Projeto e Operação de Microrredes no Brasil: Um Quadro de Tomada de Decisão para Sistemas de Energia Distribuída Residencial.

  • Orientador : KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • Bogdan Dorneanu
  • Harvey Arellano-Garcia
  • Data: 19/04/2023

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  • Os Sistemas de Energia Distribuída, também conhecidos como microrredes, provenientes de fontes de energia renovável foram concebidos como uma forma de reduzir a emissão de gases poluentes na atmosfera e se tornaram um grande incentivo para autoprodutores de energia. Embora o Brasil tenha uma grande disponibilidade de recursos naturais, o que cria um forte potencial para a aplicação de microrredes baseadas em fontes renováveis de energia, como solar, eólica e biomassa, ainda é pouco explorado em relação a outros países. Este estudo tem como objetivo preencher as lacunas na literatura atual sobre o projeto de microrredes, abordando o impacto das demandas de energia no dimensionamento de uma microrrede e o clima na eficiência dos recursos renováveis. O estudo é pioneiro na aplicação de biogás a todas as demandas de energia residencial em uma microrrede e oferece uma nova abordagem para analisar os efeitos de variáveis de entrada variáveis ao longo do tempo em uma microrrede conectada à rede central. Portanto, o estudo propõe um quadro de tomada de decisão para o projeto e operação de sistemas de energia distribuída residencial no Brasil, com base em modelos de programação não linear inteira mista (MINLP: mixed-integer nonlinear programming) que levam em conta as particularidades do país, como a disponibilidade de vários recursos renováveis e o impacto da COVID-19 na demanda por energia. Os modelos otimizam o custo do projeto e operação de uma microrrede com tubulações integradas e consideram a eficiência variável de diferentes tecnologias ao longo do tempo, bem como diferentes opções de políticas de incentivo renovável. Além disso, propõe um método sistemático baseado em agrupamento para dividir o horizonte temporal do modelo, permitindo uma representação mais precisa da dinâmica das variáveis de entrada do problema de otimização, como a demanda de energia, a velocidade do vento e a irradiância solar ao longo do tempo. O quadro é testado em um estudo de caso de uma microrrede residencial de 5 e 10 casas em Salvador, Brasil, comparando cenários pré e pós-COVID-19. Os resultados mostram que o uso de recursos de energia distribuída tem se mostrado economicamente e ambientalmente vantajoso em comparação com o uso apenas de recursos não renováveis. O estudo também demonstra a viabilidade econômica do uso de biogás e das novas tendências energéticas emergentes durante a pandemia, e como isso impacta o dimensionamento de microrredes. Ao não considerar a eficiência dependente do tempo na análise, pode ter havido um impacto positivo no ganho econômico de cerca de 90% em relação ao cenário base, mas também pode ter contribuído para a subestimação da geração de energia. Além disso, embora o método empírico tenha mostrado uma maior redução nos custos ambientais (60%), o método de clusterização teve uma maior redução (80%) nos custos totais. Isso destaca a relevância das abordagens inovadoras utilizadas no problema de otimização para projetar uma microrrede


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  • Distributed Energy Systems (DES), also known as microgrids, from renewable energy sources were conceived as a way to reduce the emission of polluting gases into the atmosphere and have become a major incentive for self-producers of energy. Although Brazil has a large availability of natural resources, which creates a strong potential for the application of microgrids based on renewable energy sources such as solar, wind, and biomass, it is still little explored in relation to other countries. This study aims to bridge the gaps in the current literature regarding microgrid design by addressing the impact of energy demands in the sizing of a microgrid and climate on renewable resource efficiency. The study pioneers the application of biogas to all residential energy demands in a microgrid and offers a new approach to analyzing the effects of varying input variables over time in an on-grid microgrid. Therefore the study proposes a decision-making framework for designing and operating residential DES in Brazil, based on mixed-integer nonlinear programming (MINLP) models that take into account the particularities of the country, such as the availability of various renewable resources and the impact of COVID-19 on energy demand. The models optimize the cost of designing and operating a microgrid with integrated pipelines and consider the varying efficiency of different technologies over time, as well as different options for renewable incentive policies. Additionally, it proposes a systematic, cluster-based method to split the time horizon of the model, allowing for a more accurate representation of the dynamics of the input variables of the optimization problem such as energy demand, wind speed, and solar irradiation over time. The framework is tested on a case study of a residential DES of 5 and 10 houses in Salvador, Brazil, comparing pre- and post-COVID-19 scenarios. The results show that the use of distributed energy resources has turned out to be economically and environmentally advantageous compared to using only non-renewable resources. The study also demonstrates the economic viability of using biogas and the new energy trends emerging during the pandemic, and how this impacts the sizing of microgrids. By not considering time-dependent efficiency in the analysis, there may have been a positive impact on the economic gain of around 90% in relation to the baseline scenario, but it may also have contributed to the underestimation of power generation. Also, although the empirical method showed a greater reduction in environmental costs (60%), the clustering method had a greater reduction (80%) in total costs. This highlights the relevance of the innovative approaches utilized in the optimization problem for designing a microgrid.

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  • Natan Santos Cruz
  • SIMULAÇÃO E OTIMIZAÇÃO DO FATOR DE RECUPERAÇÃO DE ÓLEO VIA INJEÇÃO DE FLUIDOS EM RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO: EFEITOS DA PRECIPITAÇÃO E DEPOSIÇÃO DE ASFALTENOS.

  • Orientador : SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO LUIZ PELLEGRINI PESSOA
  • MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • Data: 20/04/2023

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  • Os métodos de injeção de fluidos, desenvolvidos para recuperação avançada de petróleo, têm o propósito de reduzir a tensão interfacial a partir da mistura destes fluidos com o petróleo. Os fluidos injetados podem ser o gás associado, o CO2, a água, entre outros. A injeção de gases para recuperação avançada de petróleo pode causar a precipitação dos asfaltenos, que podem se depositar na superfície da rocha ocasionando mudanças nas propriedades do reservatório, como redução de permeabilidade e porosidade, e, como consequência, perdas na produção de óleo. Neste trabalho, foram estudados os mecanismos pelos quais os asfaltenos precipitam na fase óleo e posteriormente se depositam na superfície das rochas, associados ao impacto destes fenômenos nas propriedades físicas do petróleo, da rocha e no fator de recuperação de óleo. Foram avaliados, os métodos de recuperação avançada por injeção de gás associado, CO2 e CO2 alternado com água (CO2WAG). Para isto, foi utilizado o simulador comercial da CMG. Na modelagem da precipitação, considerou-se o modelo sólido-líquido e na modelagem da deposição foram utilizados modelos que consideram a adsorção em camada simples e o aprisionamento mecânico das partículas de asfaltenos. No caso da injeção de gás associado, os resultados mostraram que o fator de recuperação de petróleo aumenta quando a vazão ou a pressão de injeção aumentam, sendo que a mudança de pressão de injeção tem um maior impacto no fator de recuperação final. Não foi observado, para este caso, o efeito da deposição de asfaltenos no fator de recuperação de petróleo. Há um ponto a partir da qual um aumento adicional de vazão não aumenta significativamente o fator de recuperação. No caso da injeção de CO2 foi realizada uma otimização das condições de injeção, para maximizar o fator de recuperação. As variáveis de decisão utilizadas foram: a pressão de injeção, a vazão de injeção e a composição do gás de injetado. Com esta otimização obteve-se um aumento adicional de 28% no fator de recuperação, em relação a um caso base de simulação. Este aumento no fator de recuperação nas simulações corresponderia a um aumento de produção adicional de 6,7% caso a injeção de CO2 ocorresse no reservatório aqui estudado. Observou-se também que a condição ótima de injeção, para o reservatório considerado neste estudo, se mostrou viável economicamente, tendo um ganho de aproximadamente US$ 6,83 milhões/ ano. No processo de injeção de CO2WAG, os resultados revelaram que a precipitação dos asfaltenos no poço injetor foram minimizadas para ciclos de menor duração, reduzindo a sua deposição. Os melhores resultados foram alcançados para a produção em razões WAG 1:1. A deposição dos asfaltenos teve impacto negativo de cerca de 2 % no fator de recuperação de petróleo. Estes resultados contribuem para orientar ações de prevenção de danos causados pela precipitação e deposição dos asfaltenos, aumentando a eficiência da produção do campo.


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  • Core flooding methods developed for enhanced oil recovery (EOR) aim to reduce the interfacial tension of these fluids and oil mixtures. The injected fluids can be the associated gas, CO2, water, etc. Gas injection for EOR methods can cause the precipitation and deposition of asphaltenes, causing changes in the reservoir properties, such as the reduction of permeability and porosity, and, consequently, losses in oil production. The present work investigates the mechanisms by which asphaltenes precipitate in the oil phase and subsequently deposit on the rock surface, including the impact of these phenomena on the oil and rock properties and on the oil recovery factor. Three EOR methods were evaluated using the CMG's commercial simulator: injection of associated gas, CO2 injection, and water alternating CO2 injection. In the precipitation modeling, the solid-liquid approach was adopted; in the deposition modeling, models considering single-layer adsorption and mechanical entrapment of asphalt particles were used. In the case of associated gas injection, the results showed that the oil recovery factor increases with the flow rate or injection pressure, and changes in the injection pressure have a greater impact on the final recovery factor. In this case, the influence of asphaltene deposition on the oil recovery factor was not observed. There is a point from which a further flow increase does not significantly increase the recovery factor. In the case of CO2 injection, the injection conditions were optimized, to maximize the recovery factor. Decision variable were injection pressure, injection flow rate and the composition of the injection gas. With this optimization, the recovery factor increased 28% concerning a simulation base case. This recovery factor increase would correspond to an additional production increase of 6.7% if the same conditions were adopted in the reservoir. It was also observed that the optimal injection condition for this reservoir proved to be economically viable, with a gain of approximately US$6.83 million/year. In the CO2WAG injection process, the results showed that the asphaltene precipitation in the injection well was minimized for cycles of shorter duration, reducing their deposition. The best results were obtained for production with WAG 1:1 ratios. Asphaltenes deposition negatively impacted around 2.0% of the oil recovery factor. These results drive decisions to prevent damage caused by precipitation and deposition of asphaltenes, increasing the efficiency of field production.

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  • MÁRCIA ANDRÉA ROSAS LUNA
  • Geração distribuída: uma análise da sua evolução no Brasil e sua aplicação em um estudo de caso em um lar para idosos.

  • Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDNILDO ANDRADE TORRES
  • FABIANO FRAGOSO COSTA
  • FELIPE ANDRADE TORRES
  • WILSON NEGRÃO MACÊDO
  • Data: 28/04/2023

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  • A geração de energia elétrica em todo o mundo ainda é baseada em grandes usinas localizadas longe dos centros consumidores. Entretanto, um novo modelo de geração distribuída (GD) está surgindo em vários países, onde o consumidor produz sua própria energia (prosumidor) próxima ao ponto de consumo, permitindo, assim, uma maior autonomia e flexibilidade aos usuários do setor elétrico brasileiro (SEB). Dentre as opções energéticas para GD, destaca-se a energia solar fotovoltaica (FV), que possibilita uma geração sem emissão de CO2 e descentralizada. O Brasil está localizado na zona intertropical do planeta, registrando altos índices de irradiação solar durante todo o ano, em comparação a países que fazem uso dessa tecnologia, o que o torna um lugar propício para seu uso. A geração distribuída solar FV (GDFV) ganhou notoriedade no Brasil e vem se expandindo significativamente desde 2012, mas também tem ocasionado divergências de interesses entre consumidores e distribuidoras de energia. Nesse contexto, este trabalho visou compreender a realidade da GD no Brasil e realizar um estudo de caso sobre a implantação de um sistema de GDFV conectado à rede elétrica. Os métodos adotados foram: um amplo estudo bibliográfico; contextualização e análises das informações sobre GD brasileira e sobre o marco regulatório; especificações e ações para implantação do projeto GDFV, abrangendo desde suas análises de consumo energético e de viabilidade técnico-econômica, até o comissionamento e acompanhamento de seus dois primeiros anos de operação. Os resultados obtidos foram: (i) a implantação efetiva e a operação do sistema de GDFV (instalação da ordem de 20,1 kWp para microgeração) em um Lar para Idosos, em 2019, sendo esse sistema enquadrado sob o regime de compensação de energia elétrica (net metering). Para esse caso, a viabilidade econômico-financeira apresentou um payback simples de quatro anos, payback descontado de quatro anos; uma economia média gerada na conta de energia elétrica ao longo de um ano no valor de R$ 2.074,80 por mês; (ii) O estabelecimento de um conjunto de passos recomendáveis para a realização adequada e qualificada de um projeto completo para a implantação de um sistema de GDFV. De forma geral, as principais conclusões obtidas foram: (i) o ambiente brasileiro atual é bastante favorável à expansão da GDFV, o que é evidenciado pelo crescimento do mercado de GD nos últimos anos; (ii) há divergências de interesses entre as distribuidoras de energia e os consumidores/prosumidores e as empresas e associações da GD; (iii) havia seis cenários propostos pela ANEEL para GD, onde em cinco deles os benefícios dos prosumidores serão reduzidos; (iv) houve a aprovação da Lei Nº 14.300/2022 (marco regulatório) que resolveu definitivamente as divergências entre consumidores/prosumidores e as distribuidoras; (v) o sistema de GDFV do Lar para Idosos da Fundação Lar Harmonia (FLH) está funcionando satisfatoriamente, conforme planejado.


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  • The power generation around the world is still based on large power plants located far from consumer centers. However, a new model of distributed generation (DG) is emerging in several countries, where the consumer produces his own energy (prosumer) close to the point of consumption, thus allowing greater autonomy and flexibility to users of the Brazilian electricity sector. Among the energy options for DG, solar photovoltaic (PV) stands out, this allows for a decentralized and CO2-free generation. Brazil is located in the intertropical zone, registering high levels of solar irradiation throughout the year, compared to countries that use this technology, which makes it a favorable place for its use. Solar PV distributed generation (PVDG) has gained notoriety in Brazil and has been expanding significantly since 2012, but it has also caused divergences of interests between consumers and energy distributors. In this context, this research aimed to understand the reality of DG in Brazil and to carry out a complete case study on the implementation of a PVDG system connected to the power grid. The methods adopted were: a large bibliographic study; contextualization and analysis of information from the Brazilian DG and the regulatory framework; preparation of previous studies, specifications and actions for the implementation of the PVDG project, ranging from its energy consumption and technical-economic feasibility analysis to its commissioning and monitoring of two first years of operation. The results obtained were: (i) the effective implantation and operation of the PVDG system (installation of the order of 20 kWp for microgeneration) in a nursing home in 2019, where the system was framed under the electric energy compensation regime (net metering), where its economic and financial viability presents: a simple 4-year payback, a 4-year discounted payback; an average monthly savings generated in the electricity bill over a year of R$ 2,074.80; (ii) The establishment of a set of recommended steps for the adequate and qualified realization of a complete project for the implementation of a PVDG system. The conclusions obtained were: (i) the current Brazilian environment is very favorable to the expansion of PVDG, which is evidenced by the growth of the DG market in recent years; (ii) there were divergences of interests between energy distributors and consumers; (iii) there were six scenarios proposed by ANEEL for DG, where in five of them, the benefits of prosumers will be reduced (iv) In 2022, Law No. 14300/2022 (regulatory framework) was approved, which definitively resolved the differences between consumers/prosumers and distributors; (v) the PVDG system is working satisfactorily as planned and its process.

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  • ADRIANO PUGLIA LIMA
  • TECNOLOGIA SOCIAL PARA RECICLAGEM DE PLÁSTICO.

  • Orientador : ROSANA LOPES LIMA FIALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOYCE BATISTA AZEVEDO
  • PAULO ALBERTO PAES GOMES
  • ROSANA LOPES LIMA FIALHO
  • Silvia Helena Prado Bettini
  • Data: 15/06/2023

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  • A poluição causada pelo consumo excessivo e pelo descarte inapropriado de plástico é um problema que ameaça a vida na terra. A indústria da reciclagem, da forma como está organizada atualmente, não consegue mitigar o problema: produção e descarte têm aumentado paulatinamente. Este trabalho apresenta uma tecnologia social para reciclagem local de plástico, simples, de baixo custo e eficaz. Foram projetados e construídos 11 equipamentos que permitem a produção de placas e barras maciças a partir de polipropileno pós consumo triturado. Centenas de peças foram produzidas, em diversos formatos, cores e tamanhos. Finalizada a fase de desenvolvimento e a realização de testes em laboratório, os equipamentos foram levados para aplicação em campo, no Povoado de Pedra Furada, em Sergipe, onde foi instalada a primeira Oficina de Transformação, espaço no qual o plástico descartado é transformado em objetos de valor por pessoas sem formação técnica. Diversos objetos produzidos na Oficina de Transformação já foram comercializados, mostrando um potencial de mercado para este tipo de produto. Acreditamos que, escalando esta tecnologia, será possível contribuir para a reduzir os impactos causados pelo descarte inapropriado de plástico e, mais importante, gerar trabalho decente e renda para pessoas sem formação técnica, que normalmente estão à margem do mercado de trabalho.


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  • The pollution caused by excessive consumption and improper disposal of plastic is a problem that threatens life on Earth. The recycling industry, as currently organized, fails to mitigate the problem: production and disposal have been steadily increasing. This work presents a social technology for local plastic recycling that is simple, low-cost, and effective. Eleven pieces of equipment were designed and constructed to enable the production of boards and solid bars from shredded post-consumer polypropylene. Hundreds of pieces were produced in various shapes, colors, and sizes. After the development phase and laboratory testing, the equipment was taken for field application in the village of Pedra Furada, Sergipe, where the first Transformation Workshop was installed. In this space, discarded plastic is transformed into valuable objects by people without technical training. Several objects produced in the Transformation Workshop have already been sold, demonstrating a market potential for this type of product. We believe that by scaling up this technology, it will be possible to contribute to reducing the impacts caused by improper plastic disposal and, more importantly, generate decent work and income for people without technical training who are typically marginalized from the job market.

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  • ANDERSON NASCIMENTO PRUDENTE
  • MODELAGEM, ESTIMAÇÃO DE PARÂMETROS E INCERTEZAS NA SÍNTESE DE PROPIL PROPIONATO EM UM REATOR
    CROMATOGRÁFICO DE LEITO FIXO.

  • Orientador : KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • IDELFONSO BESSA DOS REIS NOGUEIRA
  • KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • MAURICIO BEZERRA DE SOUZA JUNIOR
  • Marco Paulo Seabra dos Reis
  • Data: 01/09/2023

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  • Esta dissertação aborda a modelagem e estimação de parâmetros, incluindo incertezas e regiões de confiança, para o processo de síntese do Propil Propionato (Pro-Pro). O estudo emprega um modelo rigoroso que considera a natureza heterogênea do sistema investigado, envolvendo um reator cromatográfico de leito fixo com o catalisador sólido AmberlystTM 46. A abordagem de estimação de parâmetros combina a Otimização por Enxame de Partículas (PSO) e o Método Gradiente (MG) de ponto interior para estimar tanto os parâmetros termodinâmicos quanto cinéticos em duas etapas distintas. Inicialmente, a estimação dos parâmetros termodinâmicos ocorreu utilizando dados de equilíbrio da literatura. Na segunda etapa, para a estimação dos parâmetros cinéticos com o modelo heterogêneo, foram empregados dados experimentais do autor. As incertezas dos dados experimentais foram avaliadas e calculadas para uso na estimação dos parâmetros cinéticos. Através do PSO, os parâmetros foram estimados e suas regiões de confiança determinadas, proporcionando uma compreensão abrangente de suas incertezas. As incertezas dos parâmetros termodinâmicos e cinéticos são avaliadas e propagadas até as atividades do modelo termodinâmico e nas constantes de Arrhenius e taxa reacional do modelo cinético heterogêneo. Os resultados demonstram uma boa concordância entre as previsões do modelo com os parâmetros estimados neste trabalho e os dados experimentais, refletindo adequadamente a variabilidade estatística das observações experimentais com uma incerteza expandida de 95%. Além disso, o modelo heterogêneo de Langmuir-Hinshelwood apresenta uma representação aprimorada dos dados experimentais, tanto no estado transiente quanto nos estado estacionário, em comparação com o modelo Pseudo-Homogêneo utilizado na literatura. O Desvio Médio Quadrático (RMSD) para a estimação de parâmetros mostra uma melhora significativa em relação aos valores encontrados usando os parâmetros disponíveis na literatura.


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  • This dissertation addresses the modeling and parameter estimation, including uncertainties and confidence regions, for the Propyl Propionate (ProPro) synthesis process. The study employs a rigorous model that considers the heterogeneous nature of the investigated system, involving a fixed-bed chromatographic reactor
    with the solid catalyst AmberlystTM 46. The parameter estimation approach combines Particle Swarm Optimization (PSO) and a Gradient Method (GM) to estimate both thermodynamic and kinetic parameters in two distinct steps. Initially, the estimation of thermodynamic parameters occurred using literature equilibrium data. In the second step, for the estimation of kinetic parameters with the heterogeneous model, author’s experimental data were employed. Uncertainties of the experimental data were evaluated and calculated for use in the estimation of kinetic parameters. Through PSO, parameters were estimated and their confidence regions
    determined, providing a comprehensive understanding of their uncertainties. The uncertainties of thermodynamic and kinetic parameters are evaluated and propagated to the activities in the thermodynamic model and to the Arrhenius constants and reaction rate of the heterogeneous kinetic model. The results demonstrate good agreement between the model predictions with the parameters estimated in this work and the experimental data, adequately reflecting the statistical variability of the experimental observations with an expanded uncertainty of 95%. Moreover, the heterogeneous Langmuir-Hinshelwood model presents an improved representation of the experimental data, both in transient and steady states, compared to the Pseudo Homogeneous model used in the literature. The Root Mean Square Deviation (RMSD) for parameter estimation shows a significant improvement compared to the values found using parameters available in the literature.

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  • JADE SPINOLA AVILA
  • PROCESSO INTEGRADO PARA PRODUÇÃO DE H2 OFFSHORE VIA REFORMA A VAPOR DE METANO COM CAPTURA DE CO2.

  • Orientador : JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEX ALISSON BANDEIRA SANTOS
  • FERNANDO LUIZ PELLEGRINI PESSOA
  • JOSÉ JOAQUIM CONCEIÇÃO SOARES
  • JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
  • Data: 09/10/2023

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  • A produção do hidrogênio proveniente da reforma do metano a vapor com captura de carbono, H2 azul, é considerada uma rota de transição para a produção exclusiva do H2 verde. O H2 azul pode ser fornecido em grande escala a partir da melhoria das tecnologias existentes, adoção de novas tecnologias ou pela integração dos processos envolvidos. A produção do H2 offshore apresenta vantagens em relação a disponibilidade de gás natural e água, além da possibilidade de capturar e injetar CO2 em campos de petróleo. O objetivo deste trabalho é avaliar e comparar a produção de H2 offshore do ponto de vista energético e de emissão de CO2 pela reforma a vapor do metano com captura de carbono por absorção química e pela separação supersônica. Um modelo para o sistema integrado envolvendo os processos de produção de H2, dessalinização da água do mar, captura de carbono e compressão de CO2 foi desenvolvido usando os softwares Aspen Plus® e Hysys®. Os resultados foram verificados usando dados da literatura. A partir dos balanços de massa e energia, foi possível quantificar as demandas térmicas e elétricas dos processos e uma planta de utilidades simplificada foi utilizada para produção das correntes demandadas. O processo integrado da conversão do gás natural em H2 usando absorção química para captura de carbono, dessalinização da água do mar e compressão de CO2, apresentou uma eficiência de 49%, consideravelmente menor que a eficiência obtida pelo sistema integrado utilizando a separação supersônica (69%). Ao considerar o fator de emissão de CO2 de todo o sistema integrado de produção de H2, foi obtido 8,13 kgCO2/kgH2 com absorção química e 4,56 kgCO2/kgH2 utilizando a separação supersônica. A emissão de CO2 em base energética a partir do uso direto de gás natural (56,10 kgCO2/MJGN) é menor que a emissão de CO2 pelo H2 gerado no sistema integrado de produção de H2 offshore via SMR com captura de carbono por absorção química (67,71 kgCO2/MJH2) e maior que a emissão de CO2 pelo sistema integrado com a separação supersônica (37,97 kgCO2/MJH2). Foi observado que o consumo específico de energia do sistema integrado com o processo de absorção química é 50% superior ao da separação supersônica, uma vez que a absorção química é alimentada por uma grande carga de energia térmica. Em termos de consumo de gás natural no sistema integrado, utilizando a separação supersônica foi requerido 50% menos combustível que adotando a absorção química. Portanto, as análises desenvolvidas indicaram que a tecnologia de separação supersônica apresenta um menor consumo de energia, redução das emissões de CO2, além de apresentar vantagens associadas à sua modularidade e menor espaço requerido, favorecendo a sua instalação em plataformas offshore.


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  • The hydrogen production from steam methane reforming with carbon capture, blue H2, is considered a transition route to the exclusive green H2 production. Blue H2 can be supplied on a large scale by improving existing technologies, adopting new technologies, or integrating the processes involved. Offshore H2 production has advantages in relation the availability of natural gas and water, and the possibility of capturing and injecting CO2 into mature oil production wells. The objective of this work is to evaluate and compare the offshore H2 production from an energy and CO2 emission point of view by steam methane reforming with carbon capture by chemical absorption and by supersonic separation. A model for the integrated system involving the processes of H2 production, seawater desalination, carbon capture and CO2 compression was developed and simulated using Aspen Plus® and Hysys® software. The results were verified using data from the literature. From the mass and energy balances, was possible to quantify the thermal and electrical demands of the processes and a simplified utility plant was used to produce the demanded streams. The integrated process of converting natural gas into H2 using chemical absorption for carbon capture, seawater desalinization and CO2 compression presented an efficiency of 49%, considerably lower than the efficiency obtained by the integrated system using supersonic separation (69%). Considering the CO2 emission factor of the whole integrated H2 production system, 8.13 kgCO2/kgH2 was obtained with chemical absorption and 4.56 kgCO2/kgH2 using supersonic separation. The CO2 emission from the direct use of methane (56.10 kgCO2/MJGN) is lower than the CO2 emission from the H2 generated in the integrated offshore H2 production system via SMR with carbon capture by chemical absorption (67.71 kgCO2/MJH2) and higher than the CO2 emission from the integrated system with supersonic separation (37.97 kgCO2/MJH2). Was observed that the specific energy consumption of the chemical absorption process is 50% higher than that of supersonic separation, because chemical absorption is supplied by a large thermal energy feed. In terms of natural gas consumption in the integrated system, using supersonic separation required 50% less fuel than adopting chemical absorption. Therefore, the developed analyses indicated that the supersonic separation technology presents lower energy consumption, reduced CO2 emissions, besides presenting advantages associated with its modularity and better use of space, favoring its installation on offshore platforms.

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  • MARIA APARECIDA OLIVA SOUZA
  • VALORAÇÃO DE ESPÉCIES ARBÓREAS EM AGROECOSSISTEMA CACAU CABRUCA.

  • Orientador : ROBSON DA SILVA MAGALHAES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Dan Erico Vieira Petit Lobão
  • Gerson dos Santos Lisboa
  • ROBSON DA SILVA MAGALHAES
  • Data: 29/11/2023

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  • A região cacaueira da Bahia a mais de 250 anos vem se aprimorando no Agroecossistema Cacau
    Cabruca (ACC), trazendo consigo uma forte expressão cultural e influência no desenvolvimento
    econômico regional. Considerando a relevância da cabruca para região e sua importância para
    manutenção dos remanescentes florestais da Mata Atlântica, propõe-se como objetivo geral:
    Apresentar um processo para valoração de espécies arbóreas existentes no ACC e comparar com
    outros métodos para valoração de espécies arbóreas, visando contribuir para o debate acerca
    da conservação dos remanescentes da Mata Atlântica. Almeja-se destacar a importância de se
    estabelecer um método justo de precificação das terras para a construção de um lastro para
    futuras novas formas de crédito rural. O estudo também pretende discutir a contribuição de
    métodos de cultivo para a conservação de remanescentes da Mata Atlântica, apresentando as
    principais espécies arbóreas contidas na região, além de mostrar a sustentabilidade econômica
    do sistema cabruca de cacau, por meio da conservação produtiva em estabelecimentos rurais,
    principalmente da agricultura familiar. A metodologia utilizada foi: pesquisa bibliográfica;
    levantamento de dados da cacauicultura na microrregião cacaueira da Bahia; levantamento
    das principais espécies arbóreas encontradas no agroecossistema cacau cabruca; métodos de
    inventário florestal; e métodos para a valoração de espécies arbóreas no agroecossistema cacau
    cabruca identificados e sistematizados. Além da contribuição no aspecto ambiental e social, com
    esse estudo pretende-se apontar para uma perspectiva de maior interesse pela manutenção das
    áreas de cabruca vislumbrando futuramente a utilização do patrimônio arbóreo numa perspectiva
    para aumento do lastro econômico dos pequenos estabelecimentos rurais, abrindo as perspectivas
    para muito além do sombreamento do cacaueiro. Dos 03 (três) métodos para cálculo do Valor da
    Espécie Arbórea (VEA) analisados, o Valoração de Espécies Arbóreas para Uso Geral (VEAUG)
    pode ser considerado um dos mais adequados para a região cacaueira no sul da Bahia. Essa
    observação se dá pelo seu carácter conservacionista e melhor adaptado aos objetivos estudados.


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  • The cocoa region of Bahia for over 250 years has been improving in the Cocoa Cabruca
    Agroecosystem (ACC), bringing with it a strong cultural expression and influence on regional
    economic development. Considering the relevance of cabruca for the region and its importance
    for the maintenance of forest remnants in the Atlantic forest, it is proposed as a general objective:
    To present a process for valuing existing tree species in the ACC and compare with other methods
    for valuation of tree species, aiming to contribute to the debate about the conservation of the
    remnants of the Atlantic Forest. It aims to highlight the importance of establishing a fair land
    pricing method for the construction of a basis for future new forms of rural credit. The study also
    intends to discuss the contribution of cultivation methods for the conservation of remnants of the
    Atlantic Forest, presenting the main tree species contained in the region, in addition to showing
    the economic sustainability of the cabruca cocoa system, through productive conservation in
    rural establishments, mainly from family farming. The methodology used was: bibliographic
    research; survey of cocoa farming data in the cocoa micro-region of Bahia; survey of the main
    tree species found in the cocoa cabruca agroecosystem; forest inventory methods; and methods
    for the valuation of tree species in the cocoa cabruca agroecosystem identified and systematized.
    In addition to the contribution in the environmental and social aspects, this study intends to
    point to a perspective of greater interest in the maintenance of the cabruca areas, envisioning
    the future use of tree heritage in a perspective to increase the economic ballast of small rural
    establishments, opening the perspectives far beyond shading the cocoa tree. Of the 03 (three)
    methods for calculating the Value of the Tree Species Value (VEA) analyzed, the Valuation of
    Tree Species for General Use (VEAUG) can be considered one of the most suitable for the cocoa
    region in southern Bahia. This observation is due to its conservationist nature and better adapted
    to the objectives studied.

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  • RODRIGO MARCEL ARAUJO OLIVEIRA
  • Abordagens de aprendizado de máquina para reconhecimento de padrões em processos de manufatura.

  • Orientador : ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
  • DANILO MARCONDES FILHO
  • PAULO HENRIQUE FERREIRA DA SILVA
  • Data: 04/12/2023

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  • Abordagens de aprendizado de m´máquina para reconhecimento de padrões em processos de manufatura estão cada vez mais presentes no contexto da Indústria 4.0. Esse cenário permite que fábricas desenvolvam novas metodologias para o monitoramento e controle de qualidade de seus produtos, obtendo melhores indicadores de eficiência operacional e oferecendo produtos cada vez mais competitivos no mercado. A interpretabilidade dos
    modelos de aprendizado de m´máquina pode facilitar na compreensão de como os modelostomam decisões e podem auxiliar no rastreamento para detecção de defeitos e anomalias. Este trabalho apresenta resultados de modelos de aprendizado de máquina supervisionados e não supervisionados para detecção de defeitos e de anomalias no processo de manufatura no contexto de uma indústria multinacional. O trabalho tem como objetivo desenvolver modelos de aprendizado de máquina para classificação de atributos multiclasses, binários e
    modelos de detecção de anomalias. Os dados são provenientes do processo de uniformidade de pneus. Os modelos Random Forest, Gradient Boosting Decision Tree, Ligth Gradient Boosting Machine, Logistic Regression, Support Vector Machine, Multi-layer Percepton, KNearest Neighbor, Gaussian Processes Classification foram considerados para classificação do desempenho de pneus em conformidade com os padrões de produção. Os métodos Local Interpretable Model-Agnostic Explanations e SHapley Additive exPlanations foram utilizadas para interpretação dos modelos. No contexto de classificação multiclasse, o modelo Random Forest apresentou resultados robustos e satisfatórios para classificação do desempenho dos pneus. O modelo também apresentou resultados adequados para detecção de defeitos no contexto de classificação binária, todavia o modelo Logistic Regression obteve resultados comparáveis segundo o teste estatístico McNemar’s. A Logistic Regression foi utilizada para determinar valores de referência para cada variável preditora selecionada pelo modelo para manufatura de pneus em conformidade com os padrões de qualidade. No contexto de detecção de anomalias foram considerados os modelos: Isolation Forest; local Outlier Factor; One Class Support Vector Machine; Elliptic Envelop. O modelo Isolation Forest apresentou resultados satisfatórios para detecção de anomalias, com auxílio da técnica SHapley Additive exPlanations foi possível identificar quais foram as variáveis com maior influência no modelo. As diferentes abordagens são ferramentas relevantes e fornecem soluções robustas para garantir a eficiência da gestão do controle de qualidade em processos de manufatura.


  • Mostrar Abstract
  • Machine learning approaches for pattern recognition in manufacturing processes are
    increasingly prevalent in the context of Industry 4.0. This scenario allows factories to
    develop new methodologies for monitoring and controlling the quality of their products,
    obtaining better indicators of operational efficiency, and offering increasingly competitive
    products in the market. The interpretability of machine learning models can facilitate
    understanding how models make decisions and can assist in tracking for defect detection
    and anomalies. This work presents results from supervised and unsupervised machine
    learning models for defect and anomaly detection in the manufacturing process within the
    context of a multinational industry. The goal of this work is to develop machine learning
    models for multi-class and binary attribute classification, as well as anomaly detection
    models. The data come from the tire uniformity process. The Random Forest, Gradient
    Boosting Decision Tree, Light Gradient Boosting Machine, Logistic Regression, Support
    Vector Machine, Multi-layer Perceptron, K-Nearest Neighbor, and Gaussian Processes
    Classification models were considered for classifying tire performance in compliance with
    production standards. The Local Interpretable Model-Agnostic Explanations and SHapley
    Additive exPlanations methodologies were used for model interpretation. In the context of
    multi-class classification, the Random Forest model yielded robust and satisfactory results
    for classifying tire performance. The model also showed adequate results for defect detection
    in binary classification; however, the Logistic Regression model achieved comparable results
    according to the McNemar’s statistical test. Logistic Regression was used to determine
    reference values for each selected predictor variable for tire manufacturing in compliance
    with quality standards. For anomaly detection, the following models were considered:
    Isolation Forest, Local Outlier Factor, One Class Support Vector Machine, and Elliptic
    Envelope. The Isolation Forest model provided satisfactory results for anomaly detection.
    With the help of the SHapley Additive exPlanations technique, it was possible to identify
    the variables with the greatest influence on the model. These different approaches are
    relevant tools and provide robust solutions to ensure the efficiency of quality control
    management in manufacturing processes.

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  • EVELYN DOS SANTOS JARDIM ESTEVES
  • GESTÃO AMBIENTAL COM ENFOQUE NAS OPORTUNIDADES DE PRODUÇÃO MAIS LIMPA NO TRANSPORTE E ARMAZENAMENTO DE GRANÉIS SÓLIDOS NO PORTO DE ARATU.

  • Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEX ALISSON BANDEIRA SANTOS
  • André Luiz Amarante Mesquita
  • EDNILDO ANDRADE TORRES
  • FELIPE ANDRADE TORRES
  • Data: 20/12/2023

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  • Este trabalho buscou identificar as oportunidades para implementar um programa de Produção Mais Limpa na área de armazenagem e carregamento de granéis sólidos no terminal portuário em Aratu, Bahia, que fica aproximadamente 50Km da capital do estado, por meio da avaliação de medidas de P2 e P+L e suas metodologias. A localização geográfica, o relevo e o clima do Estado da Bahia são favoráveis à geração de energia solar. Inicialmente foi realizado um estudo exploratório com o objetivo de avaliar o processo operacional e as possibilidades de melhoria na área. Verificou-se que a implantação do programa de Produção Mais Limpa (P+L) visa possibilitar menor consumo dos recursos naturais, ganhos operacionais, benefícios econômicos e maior competitividade para a empresa, além da melhora da imagem frente ao mercado relacionados à gestão e qualidade ambiental no setor portuário. Os principais resultados relacionados à mudança na tecnologia referem-se à velocidade e produtividade na operação, garantindo a segurança e integridade dos colaboradores envolvidos nas atividades de armazenamento e carregamento de granéis sólidos. Agrega-se ao diagnóstico realizado no Porto, a eficiência energética, associada à adequação dos processos, troca de equipamentos elétricos e aplicação de novos procedimentos. Foi identificado o potencial de geração de energia solar na região no qual a empresa está apresentando uma proposta de um sistema de geração distribuída solar fotovoltaica (GDFV), com o payback de um pouco mais de 2 anos para o projeto. Estes, aliados às boas práticas operacionais (BPO), visam promover as ações para minimizar o consumo de água potável no porto. Os resultados indicaram que através do estudo de viabilidade econômica deste projeto será possível uma economia de 12% no uso de água potável, com retorno estimado em 4 anos para o investimento. Indicou-se também, a recuperação de energia, com a instalação de bancos capacitores ligados ao sistema elétrico. Este trabalho revela que a implementação do programa de Produção Mais Limpa no terminal portuário de Aratu, Bahia, não só promove uma gestão ambiental mais eficiente, mas também oferece oportunidades significativas, incluindo a geração de energia solar, a economia de água potável e a recuperação de energia. Essas ações não apenas melhoram a competitividade da empresa, mas também fortalecem sua imagem no mercado, ao mesmo tempo em que contribuem para a preservação do meio ambiente.


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  • This work sought to identify opportunities to implement a Cleaner Production program in the solid bulk storage and loading area at the port terminal in Aratu, Bahia, which is approximately 50 km from the state capital, by evaluating P2 and P+L measures and their methodologies. The geographical location, terrain and climate of the state of Bahia are favorable to the generation of solar energy. Initially, an exploratory study was carried out with the aim of assessing the operational process and the possibilities for improvement in the area. It was found that the implementation of the Cleaner Production (P+L) program aims to reduce the consumption of natural resources, provide operational gains, economic benefits and greater competitiveness for the company, as well as improving its image in the market in relation to environmental management and quality in the port sector. The main results related to the change in technology are speed and productivity in the operation, guaranteeing the safety and integrity of the employees involved in the storage and loading of solid bulk cargoes. Added to the diagnosis carried out at the port is energy efficiency, associated with adapting processes, changing electrical equipment and applying new procedures. The potential for solar energy generation in the region has been identified, and the company is presenting a proposal for a distributed solar photovoltaic generation system (GDFV), with a payback of just over two years for the project. These, combined with good operating practices (BPO), aim to promote actions to minimize drinking water consumption at the port. The results indicate that the economic feasibility study of this project will enable savings of 12% in the use of drinking water, with an estimated return on investment of 4 years. Energy recovery was also indicated, with the installation of capacitor banks connected to the electrical system. This work reveals that the implementation of the Cleaner Production program at the Aratu port terminal in Bahia not only promotes more efficient environmental management, but also offers significant opportunities, including solar energy generation, potable water savings and energy recovery. These actions not only improve the company's competitiveness, but also strengthen its image in the market, while contributing to the preservation of the environment.

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  • ERICA MARTA ROCHA MAGNAGO
  • AVALIAÇAO DE PROPRIEDADES AUTOCICATRIZANTES DE MATERIAL CIMENTÍCIO CONTENDO SILICATO DE SÓDIO INCORPORADO EM MICROCÁPSULAS BIOPOLIMÉRICAS.

  • Orientador : ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Veronica Scarpini Candido
  • Antônio Eduardo Bezerra Cabral
  • ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
  • JARDEL PEREIRA GONCALVES
  • Data: 21/12/2023

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  • Utilizado como aglomerante em revestimentos, estruturas, reforços e restaurações, o cimento é o produto mais relevante na construção civil. A indústria cimenteira é a maior causadora de GEE entre os processos industriais e, sem uma mudança na demanda ou no processo produtivo, ela alcançará mais de 45 bi de ton. de emissão cumulativa de CO2 no ano de 2100. O material cimentício tem sua durabilidade comprometida pela porosidade, permeabilidade, resistências a tração e flexão desprezíveis e sensibilidade à fissuração. A permeação de agentes agressivos pode levar a deterioração do material cimentício e corrosão do aço inserido. Pequenas fissuras (até ≈200 μm) podem ser cicatrizadas de forma autógena, mas as maiores somente com a cicatrização autônoma. Em vista disso, este trabalho avaliou a capacidade de autocicatrização de materiais cimentícios produzidos com cimento Portland de alto-forno (CP III), através da incorporação de silicato de sódio (SS) em microcápsulas de membrana polimérica de goma arábica/gelatina (MC). Foram produzidas microcápsulas polinucleadas, com evidenciada incorporação de SS nos núcleos, de morfologia aproximadamente esférica e perfil populacional monomodal com D [4;3] de 74,9 μm e Span de 0,96. Foram testadas pastas de referência com apenas água e cimento (G-R), com SS livre na água de mistura (G-RSS) e com MC incorporando SS (G-MCSS) ou água (G-MCA). O SS livre na água de mistura e a adição de MC participaram como retardantes, levando à resultados inferiores nos ensaios de resistência a compressão no 3º dia de idade. Entretanto, aos trinta e cinco dias de idade, a presença das MCs propiciou maior resistência à compressão e à tração na flexão em amostras fissuradas e cicatrizadas, quando comparadas a amostras íntegras semelhantes, e levou à superação das amostras de referência. G-RSS sempre apresentou os piores resultados nas idades mais maduras. No ensaio de dureza superficial, G-RSS se mostrou a menos dura e G-R a mais dura. Os módulos de elasticidade calculados a partir das velocidades de propagação de ondas ultrassônicas também se alinharam ao apresentado pelo ensaio de dureza. A presença de SS livre ou de MCs aumentou a viscosidade da pasta cimentícia e retardou o processo de hidratação. Durante análise por calorimetria isotérmica, amostras contendo 16% de MCSS produziram fluxo de calor cerca de 24% do produzido por G-R, quando MCSS foi lavada, e 10%, quando não foi lavada. Tamanha diminuição no fluxo de calor, prenuncia um material excelente para aplicações em estruturas de alto volume de massa. Os testes de absorção demonstraram eficiência na selagem de fissuras nas amostras carregadas que continham microcápsulas. Tanto no teste de absorção por capilaridade quanto no de absorção por porosidade aberta, G-RSS se manteve com o pior resultado e as amostras contendo MCSS ou MCA, absorveram menos água que G-R ou se equipararam a elas. O conjunto dos resultados permitiu concluir que a adição de 16% (v/vcimento) do aditivo MCSS, propiciou aumento da durabilidade da pasta endurecida além de melhorar as propriedades mecânicas dos corpos de prova após fissuração.


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  • Used as a binder in coatings, structures, reinforcements and restorations, cement is the most relevant product in civil construction. The cement industry is the largest cause of GHG among industrial processes and, without a change in demand or in the production process, it will reach more than 45 bi ton. cumulative CO2 emissions in the year 2100. The durability of the cementitious material is compromised by porosity, permeability, negligible tensile and flexural strengths, and sensitivity to cracking. The permeation of aggressive agents can lead to deterioration of the cementitious material and corrosion of the inserted steel. Small fissures (up to ≈200 μm) can be healed autogenously, but larger ones only with autonomous healing. In view of this, this study evaluated the self-healing capacity of cementitious materials produced with blast furnace Portland cement (CP III), through the incorporation of sodium silicate (SS) in gum arabic/gelatin (MC) polymeric membrane microcapsules. Polynucleated microcapsules were produced, with evidence of SS incorporation in the nuclei, with approximately spherical morphology and monomodal population profile with D [4;3] of 74.9 μm and Span of 0.96. Reference pastes were tested with only water and cement (G-R), with free SS in the mixing water (G-RSS) and with MC incorporating SS (G-MCSS) or water (G-MCA). The free SS in the mixing water and the addition of MC participated as retardants, leading to inferior results in the compressive strength tests on the 3rd day of age. However, at thirty-five days of age, the presence of CMs provided greater compressive and tensile strength in flexion in cleft and cured samples, when compared to similar intact samples, and led to the surpassing of the reference samples. G-RSS always showed the worst results at more mature ages. In the surface hardness test, G-RSS was the least hard and G-R the hardest. The moduli of elasticity calculated from the propagation velocities of ultrasonic waves were also in line with the one presented by the hardness test. The presence of free SS or MCs increased the viscosity of the cementitious paste and slowed down the hydration process. During isothermal calorimetry analysis, samples containing 16% of MCSS produced a heat flux about 24% of that produced by G-R when MCSS was washed, and 10% when it was not washed. Such a decrease in heat flow foreshadows an excellent material for applications in high mass volume structures. Absorption tests demonstrated efficiency in sealing cracks in loaded samples containing microcapsules. In both the capillary absorption and open porosity absorption tests, G-RSS had the worst result and the samples containing MCSS or MCA absorbed less water than G-R or were equal to them. The set of results allowed us to conclude that the addition of 16% (v/vcement) of the MCSS additive increased the durability of the hardened paste in addition to improving the mechanical properties of the specimens after cracking.

Teses
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  • RODRIGO VERGNE DE ABREU SANTOS
  • ENANTIOMERS RESOLUTION IN SIMULATED MOVING BED: PARAMETER ESTIMATION AND UNCERTAINTY ANALYSIS

  • Orientador : KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARIA JOÃO REGUFE
  • MARCO S REIS
  • Galo Antonio Carillo Le Roux
  • Argimiro Resende Secchi
  • IDELFONSO BESSA DOS REIS NOGUEIRA
  • KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • Data: 07/02/2023

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  • Pairs of enantiomers in pharmaceutical drugs are known to might have one enantiomer with the active principle, whereas the other might cause severe side effects. However, enantioresolution is not trivial. Simulated Moving Bed (SMB) chromatographies have been applied in the industrial and lab scales for separation of enantiomers. A representative phenomenological model is a key to a successful design, optimization, and control of the system, that relies on well-estimated parameters. This thesis aims to propose a novel methodology for a global and straightforward parameter estimation of the SMB model coupled with uncertainty analyses. Firstly, parameters are estimated via gradient-based and Particle Swarm Optimization (PSO) methods, whose operating conditions were generated by Latin Hypercube Sampling (LHS). Then, a new parameter estimation is carried out using experimental data from the literature, together with a PSO population-based uncertainty evaluation that enables model validation and definition of the parameter confidence regions. Secondly, this work proposes a method for screening the adsorption isotherm based on minimal system knowledge. This methodology determines a minimum number of experiments to be carried out in an SMB unit to provide a representative model, followed by a new parameter estimation and screened of the best adsorption isotherm equation. Finally, a single isotherm equation Linear + Bi-Langmuir is introduced as a combination of other known equations in the literature in order to carry out estimability analysis together with a comparison with screened isotherm. An estimability analysis based on orthogonalization could determine a subset of uncorrelated parameters which can be estimated, enabling the reduction of computational effort during parameter estimation. The results of this study show that it is possible to perform parameter estimation from SMB chromatography producing a more trustworthy model with minimal system knowledge for different adsorption isotherm equations that could make parameter estimation faster and then, enantiomer resolution simpler.


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  • Pairs of enantiomers in pharmaceutical drugs are known to might have one enantiomer with the active principle, whereas the other might cause severe side effects. However, enantioresolution is not trivial. Simulated Moving Bed (SMB) chromatographies have been applied in the industrial and lab scales for separation of enantiomers. A representative phenomenological model is a key to a successful design, optimization, and control of the system, that relies on well-estimated parameters. This thesis aims to propose a novel methodology for a global and straightforward parameter estimation of the SMB model coupled with uncertainty analyses. Firstly, parameters are estimated via gradient-based and Particle Swarm Optimization (PSO) methods, whose operating conditions were generated by Latin Hypercube Sampling (LHS). Then, a new parameter estimation is carried out using experimental data from the literature, together with a PSO population-based uncertainty evaluation that enables model validation and definition of the parameter confidence regions. Secondly, this work proposes a method for screening the adsorption isotherm based on minimal system knowledge. This methodology determines a minimum number of experiments to be carried out in an SMB unit to provide a representative model, followed by a new parameter estimation and screened of the best adsorption isotherm equation. Finally, a single isotherm equation Linear + Bi-Langmuir is introduced as a combination of other known equations in the literature in order to carry out estimability analysis together with a comparison with screened isotherm. An estimability analysis based on orthogonalization could determine a subset of uncorrelated parameters which can be estimated, enabling the reduction of computational effort during parameter estimation. The results of this study show that it is possible to perform parameter estimation from SMB chromatography producing a more trustworthy model with minimal system knowledge for different adsorption isotherm equations that could make parameter estimation faster and then, enantiomer resolution simpler.

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  • Eron Passos Andrade
  • RETRATO DA HÉLICE TRÍPLICE: CONTRIBUIÇÕES DE UNIVERSIDADES PÚBLICAS BRASILEIRAS AO PROCESSO DE INOVAÇÃO

  • Orientador : MARCIO LUIS FERREIRA NASCIMENTO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCIO LUIS FERREIRA NASCIMENTO
  • ANGELA MACHADO ROCHA
  • Ana Lúcia Vitale Torkomian
  • PAULO JOSE LIMA JUIZ
  • ANGELO CONRADO LOULA
  • Paula Meyer Soares
  • Data: 15/02/2023

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  • Dada a importância do conhecimento no modelo da Hélice Tríplice (HT), este trabalho propõe visualizar a HT por meio de técnicas matemáticas e estatísticas aplicadas a dados de universidades públicas brasileiras e compreender a contribuição dessas instituições para o processo de inovação tecnológica. Inicialmente, adotou-se a abordagem predominantemente qualitativa da Análise Textual Discursiva (ATD) para analisar dados textuais dos abstracts de 48 textos, entre artigos publicados em periódicos, anais de eventos e capítulos de livros indexados nas bases Scopus e Web of Science. Em seguida, valendo-se de análises multivariadas exploratórias, aplicou-se a abordagem quantitativa em dois momentos. No primeiro, foram utilizadas duas ferramentas, agrupamento hierárquico de clusters (HC) e análise de componentes principais (PCA), em um conjunto de dados com doze variáveis. No segundo, usou-se HC e escalonamento multidimensional (MDS), considerando 76 variáveis. Em ambos, os objetos de estudo foram oito universidades brasileiras e o recorte de tempo entre 2008 e 2015. Esta abordagem quali-quantitativa permitiu visualizar a HT em termos de suas hélices, considerando a aplicação de diferentes técnicas estatísticas de frequência, além das análises multivariadas exploratórias. A PCA sugeriu ainda que grande parte da variância dos dados pôde ser resumida em três componentes principais. O sistema complexo, envolvendo questões universitárias endógenas em um contexto regional e nacional, possibilitou que a partir da HC, em consonância com a PCA, fossem identificados quatro principais clusters universitários, enquanto na HC em conjunto com o MDS, dois agrupamentos foram observados. Esses procedimentos quali-quantitativos minimizaram subjetividades do modelo teórico da HT. Por fim, notou-se que a contribuição das universidades brasileiras para a inovação tecnológica encontra-se distante da proposta do modelo da HT.


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  • Given the importance of knowledge in the Triple Helix (HT) model, this work proposes to visualize the HT through mathematical and statistical techniques applied to data from Brazilian public universities and to understand the contribution of these institutions to the process of technological innovation. Initially, the predominantly qualitative approach of Discursive Textual Analysis (DTA) was adopted to analyze textual data from the abstracts of 48 texts, including articles published in journals, annals of events and chapters of books indexed in the Scopus and Web of Science databases. Then, using exploratory multivariate analyses, a quantitative approach was applied in two stages. In the first, two tools were used, hierarchical grouping of clusters (HC) and principal component analysis (PCA), in a data set with twelve variables. In the second, HC and multidimensional scaling (MDS) were used, considering 76 variables. In both, the objects of study were eight Brazilian universities and the time frame between 2008 and 2015. This quali-quantitative approach allowed viewing HT in terms of its helices, considering the application of different frequency statistical techniques, in addition to multivariate analysis exploratory. The PCA further suggested that much of the variance in the data could be summarized into three main components. The complex system involving endogenous university issues in a regional and national context, led to the identification of four main university clusters from the HC, in line with the PCA, while in the HC together with the MDS, two clusters were observed. These quali-quantitative procedures minimized subjectivities of the HT theoretical model. Finally, it was noted that the contribution of Brazilian universities to technological innovation is far from the proposal of the HT model.

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  • Maria de Lourdes de Araújo Menezes
  • METODOLOGIA DE IDENTIFICAÇÃO DE SITUAÇÕES CRÍTICAS EM SEGURANÇA DE PROCESSOS VIA INTEGRAÇÃO ENTRE ERGONOMIA, MÉTODO DE RESSONÂNCIA FUNCIONAL (FRAM) E FATORES HUMANOS.

     

  • Orientador : MARCIO LUIS FERREIRA NASCIMENTO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCIO LUIS FERREIRA NASCIMENTO
  • Assed Naked Haddad
  • Carlos Alberto Pereira Soares
  • Erick Braga Ferrão Galante
  • Milind Siddhpura
  • Claudia Garrido Martins
  • Gilson Brito Alves Lima
  • Data: 24/03/2023

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  • Esta tese desenvolveu uma metodologia para avaliar a segurança de processos sistêmicos para sistemas sociotécnicos industriais. O ponto forte foi o caráter interpretativo que parte do estudo do contexto através da ergonomia francesa contemporânea, apoiando-se no método FRAM (Functional Resonance Analysis Method). Através de sua linha de interpretação e detalhamento e observação das atividades, identificou-se as funções principais e de apoio para a construção das instanciações. A tese utilizou resultados da aplicação de dois referenciais metodológicos diferentes para identificar as funções críticas que afetam a segurança do processo em uma indústria química:  FRAM e os Fatores que Afetam o Desempenho (FAD, do inglês Performance Shaping Factors), sendo o que o último envolveu a participação ativa dos operadores aplicados num mesmo processo sociotécnico. Três respostas fenotípicas foram integradas, com base no FRAM, a saber: tempo, precisão e duração. Um referencial metodológico baseado em fatores humanos selecionou as chaves críticas via PSF, estas utilizadas como indicadores, para identificar as atividades críticas no processo conforme a percepção do operador. Este estudo demonstrou que alguns acoplamentos envolvendo a variabilidade de resultados podem ser diferentes em alguns aspectos no processo automatizado quando comparado ao de batelada (ou lote). A integração dos fenótipos de duração com tempo (cronometragem) de integração e precisão pode modificar os resultados da variabilidade no processamento em batelada. Um aspecto importante dos resultados envolveu a observação de que a gestão humana se adapta e pode mitigar riscos envolvidos. Particularmente, a competência e o conhecimento dos operadores podem eliminar o tempo de função bem como minimizar a tarefa, modificando a sequência de trabalho do processo. A comparação dos resultados demonstrou a compatibilidade entre duas diferentes análises, a saber: FRAM e FAD. A utilização de questionário para obter informações sobre os fatores que afetam o desempenho humano mostrou-se bem-sucedida, aumentando a participação do usuário em um sistema sociotécnico e ao mesmo tempo identificando atividades críticas do processo. O desenvolvimento de estudos futuros utilizando o FRAM em conjunto com outras ferramentas pode servir para fortalecer novos processos sociotécnicos.


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  • This thesis developed a methodology to assess the safety of systemic processes for industrial sociotechnical systems. The strong point was the interpretative character that starts from the study of the context through contemporary French ergonomics, relying on the FRAM (Functional Resonance Analysis Method). Through its line of interpretation and detailing and observation of activities, the main and support functions for the construction of instantiations were identified. The thesis thus used results from the application of two different methodological frameworks to identify the critical functions that affect process safety in a chemical industry: FRAM and Performance Shaping Factors (PSF), the latter involving operators’ active participation, were applied on the same sociotechnical process. Three phenotype responses were integrated, based on FRAM, namely timing, precision, and duration. A methodological framework based on human factors had selected the critical key PSF, used as an indicator, to identify the critical activities in the process, by operator’s perceptions. This study demonstrated that some result variability couplings can be different in some aspects in the automated and batch process. The integration of duration phenotypes with integration timing and precision, that can modify the results of variability in a batch process. One key aspect was related to human being management observation, that can adapt and mitigate risks. Particularly, operator competence and knowledge can eliminate function and task time by modifying the work sequence of the process. Comparison results demonstrated the compatibility of both FRAM and PSF analyses. The use of a questionnaire to obtain information on factors that affect human performance proved to be successful, increasing user participation in a sociotechnical system and identifying critical activities of the process. The development of future practical studies, utilizing FRAM in conjunction with other tools, can be served to strengthen new sociotechnical processes.

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  • Ladislane dos Santos Bastos
  • ESTUDO EXPERIMENTAL, MODELAGEM E SIMULAÇÃO DA INJEÇÃO DE SALMOURAS E CO2 EM RESERVATÓRIOS CARBONÁTICOS

  • Orientador : GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FREDERICO WANDERLEY TAVARES
  • GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
  • LUIZ ERALDO ARAÚJO FERREIRA
  • PAULO COUTO
  • PAULO DE TARSO VIEIRA E ROSA
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • Data: 28/03/2023

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  • O desenvolvimento e aprimoramento de métodos de recuperação avançada de petróleo (EOR) para aumentar a taxa de recuperação de óleo representa um dos principais desafios da engenharia de reservatórios. Injeção de água e gás são métodos amplamente utilizados. Por isso, no contexto do pré-sal brasileiro, água do mar e CO2 são importantes candidatos a serem utilizados como métodos EOR, devido a alta disponibilidade destes fluidos. Injeção de CO2 tem recebido atenção especial porque favorece a recuperação ao proporcionar uma condição de miscibilidade ou quase miscibilidade no reservatório; e por ser uma opção de destino para esse gás de efeito estufa, já que o gás associado do pré-sal possui altas concentrações de CO2. Além da própria injeção de água do mar, o uso de água do mar diluída (água de baixa salinidade), que é um processo relativamente novo, também tem sido relatado por vários autores como um método que aumenta o fator de recuperação de óleo. Outra abordagem que tem sido avaliada é a associação das vantagens particulares de injeções contínuas desses fluidos, através da injeção alternada (WAG). No entanto, entender os efeitos de cada um destes métodos é um desafio devido a complexidade das interações entre a rocha, o óleo e a fase aquosa. Portanto, a necessidade de uma compreensão adequada dos mecanismos envolvidos na recuperação de óleo quando estes métodos são utilizados em reservatórios carbonáticos, característicos do pré-sal, motiva a realização dos estudos experimentais e de modelagem e simulação que foram desenvolvidos na presente tese. Os resultados dos estudos de simulação, realizados com dados da literatura, corroboram o entendimento do efeito sinérgico entre CO2 e salmouras trazendo uma visão do processo dinâmico de recuperação e escoamento do óleo, em que diferentes fatores influenciam simultaneamente. Na análise dos resultados é dado ênfase: à interação dos fluidos com a rocha, o que pode resultar em dissolução mineral e alteração da molhabilidade; à solubilidade de CO2 no óleo e na fase aquosa, que leva a alteração de propriedades das fases que tem efeito direto na recuperação de óleo, como densidade e viscosidade; e à influência da caracterização do sistema nas estimativas de recuperação, considerando a distribuição de propriedades petrofísicas e as curvas de permeabilidade relativa. Por sua vez, os resultados obtidos em laboratório apresentam dados experimentais inéditos de caracterização de um óleo oriundo do Campo de Lula no pré-sal brasileiro com restrita divulgação na literatura. Além disso, testes de injeção em testemunho e medições de tensão interfacial e ângulo de contato foram realizados nesse trabalho, destacando: i) a recuperação adicional de óleo quando aplicado injeção contínua de água do mar e de água de baixa salinidade em modo secundário e também durante injeção alternada de CO2 com água do mar ou com água de baixa salinidade em modo terciário no sistema avaliado; ii) que os efeitos composicionais de interação do CO2 com o óleo e com a fase aquosa e o controle de mobilidade do processo WAG foram os mecanismos mais relevantes para o incremento da produção observado em modo terciário; iii) e que as interações geoquímicas da salmoura investigada tiveram menor influência na recuperação visto que a rocha dolomítica utilizada apresentou comportamento inicial ligeiramente molhável a água.


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  • The development and improvement of enhanced oil recovery methods (EOR) to increase the oil recovery rate represents one of the major challenges of reservoir engineering. Water and gas injection are widely used methods. Therefore, in the Brazilian pre-salt context, seawater and CO2 are important candidates to be used as EOR methods, due to the high availability of these fluids. CO2 injection has received special attention because it favors recovery providing a miscible or near-miscible condition in the reservoir; and for being an option of destination for this greenhouse gas, since the gas associated from the pre-salt has a huge amount of CO2. In addition to seawater injection, the use of diluted seawater (low salinity water), which is a relatively new EOR process, has also been reported by several authors as a method that increases the oil recovery factor. Another approach that has been evaluated is the association of the particular advantages of continuous injections of these fluids, through alternating injection (WAG). However, understanding the effects of each one of these methods is a challenge due to the complexity of interactions between the rock, oil and aqueous phase. Therefore, the need for an adequate understanding of the mechanisms involved in oil recovery when these methods are used in carbonate reservoirs, characteristic of the pre-salt, motivates the performance of experimental, modeling and simulation studies that were developed in this thesis. Regarding the results of the simulation studies, carried out with data from the literature, corroborate the understanding of the synergistic effect between CO2 and brines injections, providing an overview of the dynamic process of oil recovery and flow, in which different factors influence simultaneously. Concerning the analysis of the results, emphasis is given to: the interaction of the fluids with the rock, which can result in mineral dissolution and wettability alteration; the CO2 solubility in oil and in the aqueous phase, which leads to changes in phase properties that have a direct effect on oil recovery, such as density and viscosity; and the influence of system characterization on recovery estimates, considering the petrophysical properties distribution and relative permeability curves. In turn, the results obtained in the laboratory present unprecedented experimental data for the characterization of an oil sample from the Lula field located in the Brazilian pre-salt with limited publication in the literature. In addition, core flooding tests and measurements of interfacial tension and contact angle were carried out in this work, highlighting: i) the additional oil recovery when applying continuous injection of seawater and low salinity water in secondary mode and also during CO2 low salinity water-alternating-gas or CO2 seawater-alternating-gas in tertiary mode in the evaluated system; ii) that the compositional effects of the CO2 interaction with the oil and the aqueous phase and the mobility control of the WAG process were most relevant mechanisms to the observed production increase; iii) and that the geochemical interactions of the investigated brine presented less influence on the recovery since the dolomite core used presented an initial behavior slightly water-wet.

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  • Márcia Andréa Gomes
  • ESTUDO DA PRODUÇÃO DE ETANOL LIGNOCELULÓSICO A PARTIR DE RESÍDUOS DO CULTIVO DE COCO.

  • Orientador : ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • Renata Maria Rosas Garcia Almeida
  • Martha S. R. dos Santos Rocha
  • Andrea Lopes de Oliveira Ferreira
  • Antônio José Gonçalves da Cruz
  • Data: 20/04/2023

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  • O emprego da biomassa lignocelulósica para a produção de etanol de segunda geração, como

    por exemplo, a casca do coco verde, implica no desenvolvimento e aperfeiçoamento das etapas de conversão dos açúcares em etanol utilizando via fermentativa. Assim, a execução da etapa de pré-tratamento torna-se necessária, responsável por romper a matriz lignocelulósica, deixando-a acessível ao ataque enzimático na etapa posterior, a hidrólise. Com os monômeros de açúcar disponíveis, a levedura converte-os em etanol, na etapa de fermentação. Dessa forma, esse trabalho visa o estudo das configurações de sacarificação e de fermentação, utilizando os resíduos do cultivo de coco como fontes de carbono, com o objetivo de avaliar as melhores condições de sacarificação e fermentação para produção de E2G. Inicialmente realizou-se o pré-tratamento hidrotérmico (PTH) em reator tipo PARR utilizando-se 15 % (m/v) de sólidos, a 195°C, 10 min e 200 rpm. Em paralelo realizou-se um planejamento experimental para o pré-tratamento ácido (PTA) (fatores: concentração de H2SO4 e temperatura) visando a otimização das condições operacionais de pré-tratamento. Em função da glicose as condições de 1% (v/v) H2SO4 a 100 °C para casca de coco verde (CCV), 2% (v/v) H2SO4 a 120 °C para os folíolos da folha de coqueiro (FFC) e 2% (v/v) H2SO4 a 100 °C para a raque da folha do coqueiro (RFC) seguiu para a hidrólise enzimática, empregando-se 7,5 % (m/v) de sólidos e 20 FPU/gbiomassa seca de Cellic Ctec2 suplementada com 10 % de Cellic Htec. Após 72h de reação, as concentrações de glicose atingiram 31,85 e 19,07 g/L para a hidrólise de CCV submetida para PTH e PTA. Com relação ao comportamento dos FFC na hidrólise, 21,31 e 13,65 g/L de concentração de glicose foram alcançados quando esta biomassa foi submetida ao PTH e PTA. Para RFC, obteve-se 45,39 e 21,01 g/L de glicose, após PTH e PTA, respectivamente. Esses resultados mostraram que a hidrólise enzimática usando pré-tratamento hidrotérmico foi mais eficiente do que os resultados obtidos para as biomassas ácidas pré-tratadas. Logo, as amostras seguiram para a fermentação com a levedura Kluyverkomyces marxianus a 37°C/24 h. Nessa etapa é possível verificar que praticamente todos os teores de glicose e xilose foram consumidos pela levedura. No entanto, o rendimento em etanol atingiu valores entre 47 e 80%, indicando possíveis problemas de natureza tóxica, ou seja, a produção de compostos secundários, ácido acético, furfural e 5-hidroximetilfurfural (HMF). Um estudo preliminar foi realizado para aumentar a eficiência de fermentação no hidrolisado de bagaço de cana, biomassa conhecida, e submetido aos pré-tratamentos hidrotérmico (195 ºC, usando 200 rpm por 10 min) e ácido (0,5% (v/v) de ácido sulfúrico a 121ºC por 15 min) e (carga de sólidos de 10% m/v). A hidrólise enzimática do material prétratado foi realizada utilizado o complexo enzimático CellicCtec® (60 FPU/gbiomassa seca, tampão citrato a 50 mM e pH 4,8) a 50ºC usando 150 rpm por 72h. Antes do processo de detoxificação, realizou-se um teste com a espécie de Saccharomyces cerevisiae para verificar se os compostos furfural (1 e 4g.L-1) e ácido acético (1 e 5% v/v) exerciam significativa inibição na espécie testada. O processo de detoxificação avaliou a concentração de carvão ativado (1, 3 e 5% m/v) e o tempo do processo (30, 45 e 60 min) a 30 ºC, 150 rpm por 24 h. A presença de furfural e ácido acético exibiu forte influência na espécie considerada, chegando a prejudicar em mais de 90% o consumo de açúcares no meio. O processo de destoxificação aumentou 13% a eficiência de fermentação para o hidrolisado obtido hidrotermicamente, enquanto que para o ácido não houve diferença significativa. Dessa forma, foi possível concluir que o estudo das condições de processo aumentou a produção de etanol comparado aos valores já relatados em estudos anteriores com a casca do coco verde. E identificou a potencialidade da folha do coqueiro para produção de etanol de segunda geração. E ainda verificou que as condições de detoxificação podem ser adaptadas as biomassas do cultivo de coco para aumentar a eficiência e tornar os resultados factíveis à produção industrial.


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  • The use of lignocellulosic biomass for the production of second-generation ethanol, such as the green coconut husk, implies the development and improvement of the stages of conversion of sugars into ethanol using a fermentative pathway. Thus, the execution of the pre-treatment step becomes necessary, responsible for breaking the lignocellulosic matrix, leaving it accessible to enzymatic attack in the subsequent step, the hydrolysis. With the available sugar monomers, the yeast converts them to ethanol in the fermentation step. Thus, this work aims to study the saccharification and fermentation configurations, using coconut cultivation residues as carbon sources, with the objective of evaluating the best saccharification and fermentation conditions for E2G production. Initially, the hydrothermal pretreatment (HPT) was carried out in a PARR type reactor using 15% (m/v) of solids, at 195°C, 10 min and 200 rpm. In parallel, an experimental design was carried out for the acid pretreatment (APT) (factors: H2SO4 concentration and temperature) aiming at the optimization of the pretreatment operational conditions. The function of glucose, conditions of 1% (v/v) H2SO4 at 100 °C for green coconut shell (GCS), 2% (v/v) H2SO4 at 120 °C for coconut-tree leaflet (CLL) and 2% (v/v) H2SO4 at 100 °C for the coconut-tree leaf stalk (CLS) followed for enzymatic hydrolysis, using 7.5 % (m/v) of solids and 20 FPU/g dry biomass of Cellic Ctec2 supplemented with 10% Cellic Htec. After 72h of reaction, glucose concentrations reached 31.85 and 19.07 g/L for the hydrolysis of GCS submitted to PTH and PTA. Regarding the behavior of CLL in hydrolysis, 21.31 and 13.65 g/L of glucose concentration were reached when this biomass was submitted to HPT and APT. For CLS, 45.39 and 21.01 g/L of glucose were obtained after HPT and APT, respectively. These results showed that enzymatic hydrolysis using hydrothermal pretreatment was more efficient than the results obtained for pretreated acidic biomasses. Then, the samples went on to fermentation with the yeast Kluyverkomyces marxianus at 37°C/24 h. In this step, it is possible to verify that practically all the glucose and xylose contents were consumed by the yeast. However, the ethanol yield reached values between 47 and 80%, indicating possible problems of a toxic nature, the production of secondary compounds, acetic acid, furfural and 5-hydroxymethylfurfural (HMF). A preliminary study was carried out to increase the fermentation efficiency in sugarcane bagasse hydrolyzate, known biomass, and submitted to hydrothermal (195 ºC, using 200 rpm for 10 min) and acid (0.5% (v/v) pretreatments.) of sulfuric acid at 121ºC for 15 min) and (10% w/v solids load). The enzymatic hydrolysis of the pre-treated material was performed using the CellicCtec® enzyme complex (60 FPU/dry biomass, 50 mM citrate buffer and pH 4.8) at 50ºC using 150 rpm for 72h. Before the detoxification process, a test was carried out with the species of Saccharomyces cerevisiae to verify if the compounds furfural (1 and 4g.L-1) and acetic acid (1 and 5% v/v) exerted significant inhibition in the tested species. The detoxification process evaluated the concentration of activated carbon (1, 3 and 5% w/v) and the process time (30, 45 and 60 min) at 30 ºC, 150 rpm for 24 h. The presence of furfural and acetic acid had a strong influence on the species considered, affecting more than 90% of the consumption of sugars in the medium. The detoxification process increased the fermentation efficiency by 13% for the hydrolysateobtained hydrothermally, while for the acid there was no significant difference. Thus, it was possible to conclude that the study of process conditions increased ethanol production compared to values already reported in previous studies with green coconut husk. And it identified the potential of the coconut leaf for the production of second-generation ethanol. It also verified that the detoxification conditions can be adapted to the biomass of coconut cultivation to increase efficiency and make the results feasible for industrial production.

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  • Valérie Nicollier
  • A Governança da Água no Brasil: qual o papel dos municípios?
    O que falhas da governança da água na cidade de Itabuna, Sul da Bahia, revelam sobre a gestão municipal de recursos hídricos.

  • Orientador : JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ASHER KIPERSTOK FIRST
  • Denise de la Corte Bacci
  • Fernando Luiz Abrucio
  • MARCOS EDUARDO CORDEIRO BERNARDES
  • Mariana Clauzet
  • Vanessa Lucena Empinotti
  • Data: 02/05/2023

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  • A má gestão dos espaços urbanos, associada às mudanças climáticas, resultou em um aumento significativo do número de municípios afetados por desastres relacionados à água na última década em todo Brasil. A governança da água surge neste contexto, como abordagem analítica e prescritiva para desenvolver uma gestão integrada de recursos hídricos, capaz de articular a conservação dos recursos hídricos com o desenvolvimento urbano e do saneamento básico. Diversos estudos sugerem que falhas da governança da água, que ocorrem em múltiplos níveis da administração, estariam na origem de boa parte dos problemas relacionados à água que ameaçam a segurança hídrica. No Brasil, cabe aos municípios promover a integração das políticas públicas no âmbito das cidades, tendo em vista as diferentes áreas que incidem sobre os recursos hídricos, tais como a gestão ambiental, do saneamento básico e do uso e ocupação do solo. No entanto, os municípios não possuem dominialidade sobre os recursos hídricos, ou seja, não têm responsabilidade direta pela sua administração. Partindo da hipótese de que a governança da água é um tema essencial para os municípios brasileiros, a tese foi desenvolvida com base em dois estudos distintos: primeiro, uma análise do marco legal brasileiro, quanto ao papel dos municípios no Sistema Nacional de Gestão de Recursos Hídricos (SINGREH); e, segundo, uma pesquisa aplicada que consistiu na identificação das falhas da governança da água, em um município específico, utilizando a proposta da Organização para a Cooperação e o Desenvolvimento Econômico - OCDE (2011:2016). Ao estabelecer uma relação entre os dois estudos, foi possível perceber que o marco legal brasileiro dá origem à “falha do município” no SINGREH, um vazio legal, institucional e de instrumentos de gestão, na área dos recursos hídricos, no âmbito dos municípios brasileiros. O segundo estudo evidenciou que as principais questões hídricas, que afetam o município analisado, são relacionadas às falhas, administrativa e política, da governança da água, além de outras falhas que repercutem na aplicação inadequada dos instrumentos de gestão de recursos hídricos. O estudo segue com a discussão da falha do município à luz das recentes reformas que o Governo Federal vem implementando em áreas que afetam a governança da água, mostrando que estas tendem a enfraquecer ainda mais o papel dos municípios na gestão dos recursos hídricos. Finalmente, argumenta-se que a governança da água é um tema de grande relevância para os municípios brasileiros e apresentam-se estratégias para o seu desenvolvimento com o objetivo de fortalecer a atuação dos municípios no SINGREH. A principal contribuição deste trabalho reside na identificação de problemas típicos de pequenos e médios municípios brasileiros na área da gestão de recursos hídricos, por meio da análise do ambiente institucional e a aplicação da governança da água como ferramenta analítica. A indicação de possíveis estratégias e indicadores para construir uma gestão municipal de recursos hídricos no contexto analisado confere um sentido prático ao trabalho, fazendo jus à “governança para practitioner”, uma nova tendência nas discussões sobre a gestão de recursos hídricos.


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  • Poor management of urban spaces, associated with climate change, has resulted in a significant increase in the number of municipalities affected by water-related disasters in the last decade throughout Brazil. Water governance emerges in this context, as an analytical and prescriptive approach to develop an integrated water resources management capable of articulating water conservation with urban development and basic sanitation. Several studies suggest that failures in water governance, which occur at multiple levels of administration, are at the origin of much of water-related problems threatening water security. In Brazil, it is up to the municipalities to promote the integration of public policies within the cities, in view of the different areas affecting water resources, such as environmental management, basic sanitation and land use and occupation. However, municipalities do not have dominion over water resources, that is, they do not have direct responsibility for their management. Starting from the hypothesis that water governance is an essential issue for Brazilian municipalities, the thesis was developed based on two different studies: first, an analysis of the Brazilian legal framework, regarding the role of municipalities in the National Water Resources Management System (SINGREH); and, second, an applied research that consisted of identifying water governance failures in a specific municipality, using the analytical approach of the Organization for Economic Cooperation and Development - OECD (2011:2016). By establishing a relationship between the two studies, it was possible to perceive that the Brazilian legal framework gives rise to the “failure of the municipality” in SINGREH, a legal, institutional and management instrument void, in the area of water resources, within Brazilian municipalities. The second study showed that the main water issues affecting the analyzed municipality were related to administrative and political failures in water governance, in addition to other failures affecting the inadequate application of water resources management instruments. The study continues with the discussion of the failure of the municipality considering the recent reforms that the Federal Government has been implementing in areas affecting water governance, showing that these tend to further weaken the role of municipalities in the management of water resources. Finally, it is argued that water governance is a topic of great relevance for Brazilian municipalities and strategies for its development are presented with the objective of strengthening the performance of municipalities in SINGREH. The main contribution of this study lies in the identification of typical problems of small and medium Brazilian municipalities in the area of water resources management, through the analysis of the institutional environment and the application of water governance as an analytical tool. The indication of possible strategies and indicators to build a municipal management of water resources in the analyzed context gives a practical sense to the work, according to the “governance for practitioner,” a new trend in discussions on the management of water resources.

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  • TITO FRANCISCO IANDA
  • AVALIAÇÃO TECNO-ECONÔMICA-AMBIENTAL-SOCIAL DE BIORREFINARIAS MODULARES EM GUINÉ-BISSAU

  • Orientador : RICARDO DE ARAUJO KALID
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Antônio Domingos Padula
  • Eduardo Mach Queiroz
  • Joelson Ferreira de Oliveira
  • ALEX ALISSON BANDEIRA SANTOS
  • ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
  • FERNANDO LUIZ PELLEGRINI PESSOA
  • RICARDO DE ARAUJO KALID
  • Data: 05/05/2023

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  • Biorrefinarias modulares são indústrias promissoras para diversificação da economia de países em desenvolvimento e redução da dependência externa de insumos produtivos. Esta pesquisa teve como objetivo, avaliar a viabilidade tecno-econômica, ambiental e social de biorrefinarias modulares para produção de insumos de alto valor agregado para a indústria farmacêutica, cosmética ou alimentícia em Guiné-Bissau, a partir de beneficiamento dos cachos de frutos frescos de dendê (CFF) e sementes da mamona descascadas. Para alcançar o objetivo proposto, a metodologia empregada conta com um modelo de otimização multidimensional multicritério construído para avaliar a sustentabilidade de biorrefinarias propostas e apoiar a tomada de decisão. Os produtos de CFF avaliados foram o óleo bruto, óleo refinado, óleo de palmiste e estearina; enquanto aqueles de mamona foram o óleo bruto, óleo refinado e estearina. Para atender os mercados regionais com os referidos produtos, foi proposta a instalação de sete biorrefinarias modulares em Guiné-Bissau. Os dados foram obtidos em fontes secundárias e compilados em linguagem de programação Python®. A incerteza dos dados foi avaliada a partir da Matriz Pedigree e sua variabilidade por meio das Simulações de Monte Carlo. Foi estimada a disponibilidade de 3,66  105 t ano−1 de CFF e 1,8  104 t ano−1 de sementes de mamona. A solução do modelo multidimensional indicou a quantidade ótima a produzir de cada produto de modo a alcançar um lucro bruto de 5,03  108 US$ ano-1 no cenário otimizado. As emissões de GEE no beneficiamento das matérias-primas no cenário base foram de 1,75  108 kg CO2eq ano-1, enquanto no cenário otimizado foi de 2,40  108 kg CO2eq ano-1. Esta diferença, no entanto, está dentro da faixa de incerteza de informações da avaliação ambiental. A geração de empregos no cenário base é de 1,24  105 empregos por ano e no cenário otimizado é de 1,80  105 empregos por ano. Há um trade-off entre a maximização do lucro e minimização das emissões de GEE. Ao maximizar o lucro, as emissões de GEE aumentam em 148 %, e ao minimizar as emissões de GEE, o lucro bruto diminui em 82 %. Finalmente, foram simulados diferentes cenários de compensação do crédito de carbono com as emissões excedentes de GEE ao maximizar o lucro bruto a um custo de 0,03 US$/(kg-1 CO2), 0,10 US$/(kg-1 CO2) e compensação total de todas as emissões de GEE geradas, os quais indicaram um impacto de 0,86 %, 2,86 % e 4,77 % do lucro bruto, respectivamente. Assim, é possível compensar todo o crédito de carbono inicialmente para viabilizar as operações de biorrefinarias propostas. A análise de viabilidade econômico-financeira permitiu verificar que o projeto é viável, pois o Valor Presente Líquido é 7,79  107 US$ a uma Taxa Mínima de Atratividade anual de 14 %, Taxa Interna de Retorno igual a 34 % e prazo para o Retorno de Investimento Inicial (Payback Simples e Payback Descontado), é de 2,90 anos e 3,95 anos, respectivamente.


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  • Modular biorefineries are promising industries for diversifying developing countries’ economies and reducing external dependence on productive inputs. This research aimed to evaluate the techno-economic, environmental, and social viability of modular biorefineries for the production of inputs with high added value for the pharmaceutical, cosmetic, or food industry in Guinea-Bissau, from the processing of Fresh Fruit Bunches of palm oil (FFB) and peeled castor bean seeds. The methodology employed to achieve the proposed objective relies on a multi-criteria multidimensional optimization model built to assess the sustainability of proposed biorefineries and support decision-making. The FFB products evaluated were crude oil, refined oil, palm kernel oil, and stearin; while those from castor oil were crude oil, refined oil, and stearin. In order to serve regional markets with these products, the installation of seven modular biorefineries in Guinea-Bissau was proposed. Data were obtained from secondary sources and compiled in the Python® programming language. Data uncertainty was evaluated from the Pedigree Matrix and its variability through Monte Carlo Simulations. Availability of 3.66  105 t year−1 of FFB and 1.8  104 t year−1 of castor bean seeds was estimated. The solution of the multidimensional model indicated the optimal quantity of each product to be produced in order to reach a gross profit of 5.03  108 US$ year-1 in the optimized scenario. GHG emissions from the processing of raw materials in the base scenario were 1.75  108 kg CO2eq year-1, while in the optimized scenario it was 2.40  108 kg CO2eq year-1. This difference, however, is within the uncertainty range of environmental assessment information. The generation of jobs in the base scenario is 1.24  105 jobs per year; in the optimized scenario, it is 1.80  105 jobs per year. There is a trade-off between maximizing profit and minimizing GHG emissions. By maximizing profit, GHG emissions increase by 148 %, and by minimizing GHG emissions, gross profit decreases by 82 %. Finally, different carbon credit compensation scenarios were simulated with excess GHG emissions by maximizing gross profit at a cost of 0.03 US$/(kg-1 CO2), 0.10 US$/(kg-1 CO2) and total compensation of all GHG emissions generated, which indicated an impact of 0.86 %, 2.86 % and 4.77 % of gross profit, respectively. The economic-financial feasibility analysis made it possible to verify that the project is viable since the Net Present Value is 7.79  107 US$, the Minimum annual Attractiveness Rate of 14 %, the Internal Rate of Return is equal to 34 %, and the deadline for return on the initial investment (Simple Payback and Discounted Payback), is 2.90 years and 3.95 years, respectively.
    Keywords: Modular

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  • Dayvid Souza Santos
  • Avaliação dos Impactos Sociais de Biorrefinarias de Pequeno e Médio Porte no Território Litoral Sul da Bahia considerando a Seleção de Tecnologias para Bioativos: Um Modelo MCDA.

  • Orientador : RICARDO DE ARAUJO KALID
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MISCHEL CARMEN NEYRA BELDERRAIN
  • ANAPAULAHENRIQUESDE GUSMÃO
  • SOCRATES JACOBO MOQUETE GUZMAN
  • EWERTON EMMANUEL DA SILVA CALIXTO
  • FERNANDO LUIZ PELLEGRINI PESSOA
  • RICARDO DE ARAUJO KALID
  • Data: 19/07/2023

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  • Avaliar o impacto social em projetos de biorrefinarias de pequeno e médio porte é fundamental para compreender as relações entre a sociedade e essas bioindústrias. Porém, um dos principais desafios está na aplicação de métodos que permitem considerar os aspectos quantitativos como minimização de custo e os qualitativos relacionados aos fatores, sociais, tecnológicos, psicológicos, culturais e entre outros que condicionam o comportamento dos indivíduos que vivem em comunidades e serão impactados por projetos de intervenção. À luz da discussão citada, este estudo possui como objetivo avaliar os impactos sociais de pequenas e médias biorrefinarinas, a partir da seleção de tecnologias para bioativos por meio de um Modelo Apoio a Decisão Multicritério – MCDA (Multicriteria Decision Making Analysis), com vista ao desenvolvimento humano do Território Litoral Sul da Bahia. Nesse sentido, este trabalho contribui no tema ao apontar evidências sobre diversas rotas tecnológicas que preservem ou conservem a Mata Atlântica e ao mesmo tempo estabelece relações positivas com a sociedade. A partir dessa premissa, as seguintes contribuições foram apresentadas (i) avaliar métodos e métricas que quantifiquem o impacto socioal de biorrefinarias, (ii) desenvolver uma análise socieconômica das cooperativas e associações familiares do Território Litoral Sul da Bahia - TLS, (iii) realiza mapeamento tecnológico dos pequenos produtores familiares do TLS, e o (iv) quantificar o potencial dos bioprodutos extraídos da Mata Atlântica e as aplicações à de biorrefinarias de pequeno e médio porte. Os resultados apontam a existência de uma carência de pesquisas direcionadas à investigação dos aspectos sociais de biorrefinaria de pequeno e médio porte, que usam diferentes rotas tecnológicas para a produção de multiprodutos, adicionalmente, as tecnologias Cavitação Hidrodinâmica e Catálise Heterogênea apresentam-se como aquelas que podem impactar positivamente em relação as questões sociais em territórios e consequentemente gerar novas oportunidades de negócio e de vida saudável. Mais especificamente a Cavitação Hidrodinâmica evita o uso excessivo de compostos tóxicos, o que é importante para gerar qualidade no emprego, e evitar lesões por intoxicação químicas, outra questão importante é que essa tecnologia é de fácil operação, e pode ser aplicada em maior ou menor escala de produção, por tanto, mais acessíveis as comunidades. Já Catálise Heterogênea possui uma menor pegada de carbono, quando comparado com outras tecnologias, significando um menor custo social, no entanto é mais aplicada a projetos de grande porte. Conclui-se que a ausência de uma política nacional atualizada e eficiente para o desenvolvimento de tecnologias, orientada para o aproveitamento da biomassa, que visem a promoção dos impactos sociais postivos, tem provocado empobrecimento das comunidades bem como uma proliferação de trabalho analógo ao escravo nas diversas regiões do país. Portanto, o modelo proposto pode ser utilizado por tomadores de decisões para simplificar o processo de avaliação de tecnologias a serem utilizadas para bioconversão de matérias primas em diversos de produtos de alto valor agregado nas pequenas e médias biorefinarias, bem como ser útil para apoiar os a implementação de estratégias que favorecem o desenvolvimento tecnológico e humano de comunidades.


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  • Assessing the social impact of small and medium-sized biorefinery projects is essential to understanding the relationship between society and these bioindustries. However, one of the main challenges is the application of methods that allow considering quantitative aspects such as cost minimization and qualitative aspects related to social, technological, psychological, cultural factors, among others, that condition the behavior of individuals who live in communities and will be impacted by intervention projects. In the light of the aforementioned discussion, this study aims to evaluate the social impacts of small and medium-sized biorefineries, based on the selection of technologies for bioactives through a Multicriteria Decision Making Analysis Support Model - MCDA (Multicriteria Decision Making Analysis), with a view to human development of the South Coast Territory of Bahia. In this sense, this work contributes to the theme by pointing out evidence on different technological routes that preserve or conserve the Atlantic Forest and, at the same time, establish positive relationships with society. From this premise, the following contributions were presented (i) evaluate methods and metrics that quantify the socioal impact of biorefineries, (ii) develop a socioeconomic analysis of cooperatives and family associations in the Território Litoral Sul da Bahia - TLS, (iii) carry out technological mapping of small family producers in the TLS, and (iv) quantify the potential of bioproducts extracted from the Atlantic Forest and applications to small and medium-sized biorefineries. The results point to the existence of a lack of research aimed at investigating the social aspects of small and medium-sized biorefineries, which use different technological routes for the production of multiproducts, in addition, the technologies Hydrodynamic Cavitation and Heterogeneous Catalysis are presented as those that can positively impact social issues in territories and consequently generate new business opportunities and healthy living. More specifically, Hydrodynamic Cavitation avoids the excessive use of toxic compounds, which is important to generate quality in the job, and to avoid injuries due to chemical intoxication, another important issue is that this technology is easy to operate, and can be applied in greater or lesser scale of production, therefore, more accessible to communities. Heterogeneous Catalysis, on the other hand, has a smaller carbon footprint when compared to other technologies, meaning a lower social cost, however it is more applied to large projects. It is concluded that the absence of an up-to-date and efficient national policy for the development of technologies, oriented towards the use of biomass, aimed at promoting positive social impacts, has caused the impoverishment of communities as well as a proliferation of work analogous to slavery in the different regions of the country. Therefore, the proposed model can be used by decision makers to simplify the process of evaluating technologies to be used for the bioconversion of raw materials into several high value-added products in small and medium-sized biorefineries, as well as being useful to support the implementation of strategies that favor the technological and human development of communities.

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  • LUIS ALBERTO PARGAS CARMONA
  • PROCEDURE FOR EQUIPMENT SELECTION IN MECHANICAL SYSTEMS BASED ON CAPITAL COST MINIMIZATION AND OPTIMAL LOADING

  • Orientador : JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
  • CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
  • LOURENCO GOBIRA ALVES
  • Gilberto Reynoso Meza
  • Cyro Albuquerque Neto
  • Data: 04/08/2023

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  • Proporcionar o máximo desempenho com o custo mınimo é  um desafio importante no desenho de instalações mecânicas.  Um dos principais problemas é determinar a con- figuração otima de um conjunto de unidades funcionando em paralelo que minimize o consumo total de energia. Este problema é amplamente estudado na literatura e é conhecido como “despacho economico” (em sistemas de geraçãao de potência) ou como problema da carga otima” (em sistemas de climatização).  No entanto, este problema  precisa que as unidades  sejam selecionadas previamente. O procedimento proposto neste trabalho objetiva resolver o problema da seleção e o problema da carga simultaneamente.  Esta é uma proposta que permite determinar, de maneira  rigorosa,  as unidades que devem ser compradas   e a correspondente configuração  de operação.   O procedimento foi aplicado a dois estudos de caso: i) seleção de chillers em sistemas de água gelada,  e ii)  seleção de turbinas a gas  e motores em plataformas  offshore de petróleo  e gas. Ambos  os casos foram analisados utilizando duas abordagens alternativas. Em primeiro lugar, uma otimização monobjetivo  de uma função combinada baseada no custo e, em segundo lugar, uma otimização multiobjetivo do custo de capital e do consumo de energia.  Os resultados em todos os casos mostraram  que a capacidade nominal total das unidades selecionadas não é necessariamente próxima da carga pico, que ´e uma regra geral habitualmente uti- lizada na seleção  de equipamentos. Por exemplo, no caso do sistema de água  gelada, a capacidade nominal total da solução com três chillers de 500 TR é consideravelmente maior que a carga pico (900 TR). Da mesma forma, as soluções obtidas na seleção de turbinas de gas  e motores em plataformas  offshore são  melhores que a solução  padrão de três  turbinas de gas aeroderivativas  modelo GE LM2500+RD (G4) (com um custo de capital de 40.05 milhões de dólares e um consumo de combustível de 9.999 × 104 TJ na configuração otima durante a vida útil do sistema). Estes resultados contraintuitivos demonstram a necessidade da utilização de um procedimento sistemático de seleção.


  • Mostrar Abstract
  • Providing maximum performance at minimum cost is a major challenge in the design of mechanical systems. One of the key problems is determining the optimal schedule of a set of units operating in parallel that minimizes the overall energy consumption. This is a widely studied problem in the literature known as \economic dispatch" (in power systems) or as \optimal loading problem" (in air-conditioning systems). However, the loading problem requires the units to be previously selected. This work proposes a procedure to solve the selection problem and the loading problem at the same time. The proposal is a novel procedure that allows determining, in a rigorous manner, the units that have to be purchased and the corresponding operation schedule. It was applied to two case studies: i) selection of chillers in cooling plants, and ii) selection of utility plants in oil and gas o_shore platforms. Both cases are analyzed using two alternative optimization approaches. First, a mono-objective optimization of a single cost-based function and, second, a multi-objective optimization of capital cost and energy consumption. The results in all cases showed that the total nominal capacity of the selected units is not necessarily closed to the peak load, which is a common rule-of-thumb guideline for equipment selection. For instance, the total nominal capacity of the solution with three 500 TR chillers in the cooling plant case is considerable greater the peak load (900 TR). Likewise, the solutions obtained in the selection of utility plants in FPSO platforms are better than the standard solution of three aeroderivative gas turbines model GE LM2500+RD (G4) (with a capital cost of 40.05 Millions of USD and a fuel consumption of 9:999 _ 104 TJ at the optimal setting during the lifetime of the system). These counter-intuitive results demonstrate the importance of using a systematic selection procedure.

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  • SILVIO LIBERATO DE MOURA FILHO
  • ECOSSISTEMAS DE INOVAÇÃO DE ICTs: medição e avaliação de métricas de instituições brasileiras.

  • Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEX ALISSON BANDEIRA SANTOS
  • ANGELA MACHADO ROCHA
  • ANTONIO SANTOS SANCHEZ
  • André Luiz Amarante Mesquita
  • CARLOS ANTONIO CABRAL DOS SANTOS
  • EDNILDO ANDRADE TORRES
  • EDUARDO TELES DE OLIVEIRA
  • Data: 07/08/2023

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  • Na sociedade contemporânea, a inovação e a tecnologia são elementos-chave para a competitividade e melhoria da qualidade de vida da sociedade. Ao longo do seu processo de evolução, a Universidade e as Instituições de Ciência e Tecnologia (ICTs) vêm deixando de ser instituições fechadas, detentoras do saber, e vêm tendo uma postura mais protagonista no ecossistema regional de inovação, gerando impacto no seu entorno. Neste estudo objetivou-se construir e aplicar uma estrutura que possibilitasse a medição e avaliação do nível de maturidade de um ecossistema de ICT. Após uma vasta revisão na literatura existente, foi construído e proposto a referida estrutura, que foi testada e aplicada. Foram coletados dados de 49 ICTs, representantes de várias regiões do país. Os resultados analisados mostraram-nos que 73,5% das ICTs brasileiras inserem, de alguma forma, a inovação em sua estratégia político institucional. Os números também mostram que 38,8% das ICTs estabelecem articulações de nível alto ou muito alto com o ecossistema regional. Em termos de experiência com o tema da inovação, temos uma amostra dividida. Mais de 50% das ICTs tem mais de 10 anos de experiência, 36% tem mais de 15 anos, e 43% menos de 5 anos na área. Na geração de spin-offs, 25% da amostra ainda não possui resultados para mostrar, 77,3% geraram menos de 30 empresas, e 10% das ICTs apoiaram mais de 60 projetos. Considerando a produção de pesquisa e de patentes oriundas dos ecossistemas, os dados mostram uma distribuição equitativa em vários níveis de maturidade. Já para os recursos humanos alocados para inovação, dois grupos extremos se destacam, sendo um com 34,7% com nível mais baixo que a média e outro com 24,5% com alto investimento nessa linha, com mais de 20 pessoas participando do processo. Identificou-se que a grande maioria das instituições possui os chamados mecanismos de geração de empreendimentos (incubadoras e afins), bem como os ambientes de inovação, estando os conceitos dessas estruturas bastante consolidados no País. O estudo constrói um conjunto de 39 métricas de acompanhamento de ecossistemas de inovação. Tal arcabouço traz alternativas de contribuição para as ICTs no sentido de potencializar suas estratégias, recursos, processos e cultura no contexto da inovação e geração de spin offs para o mercado.


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  • In contemporary society, innovation and technology are key elements for competitiveness and improvement of society's life quality. Throughout its process of evolution, the University and the Institutions of Science and Technology (ICTs) have ceased to be closed institutions, holders of knowledge, and have taken on a more protagonist role in the regional innovation ecosystem, generating an impact on their surroundings. The aim of this study was to build and apply a structure that would enable the measurement and assessment of the maturity level of an ICT ecosystem. After an extensive review of the existing literature, the referred structure was built and proposed, which was tested and applied in Brazil. Data were collected from 49 ICTs, representing various regions of the country. The analyzed results showed us that 73.5% of Brazilian ICTs include, in some way, innovation in their institutional political strategy. The numbers also show that 38.8% of the ICTs establish high or very high level links with the regional ecosystem. In terms of experience with the topic of innovation, we have a split sample. More than 50% of ICTs have more than 10 years of experience, 36% have more than 15 years, and 43% have less than 5 years in the field. In the creation of spin-offs, 25% of the sample still do not have results to show, 77.3% create less than 30 firms, and 10% of the ICTs supported more than 60 projects. Considering the production of research and patents originating from ecosystems, the data show an equal distribution in several levels of maturity. As for human resources allocated to innovation, two distant groups stand out, one with 34.7% with a level lower than the average and another with 24.5% with a high investment in this line, with more than 20 people participating in the process. The data show that the vast majority of institutions have the so-called venture creation mechanisms (incubators and alike), as well as innovation environments, with the concepts of these structures being quite consolidated in the country. The study builds a set of 39 metrics to track innovation ecosystems. This model brings contribution alternatives for ICTs in order to enhance their strategies, resources, processes and culture in the context of innovation and generation of spin offs for the market.

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  • RAONY MAIA FONTES
  • UMA ESTRUTURA DE SINTONIA AUTOMÁTICA DE MPC PARA RASTREAMENTO DE OBJETIVOS ECONÔMICOS EM POÇOS DE PETRÓLEO ELEVADOS POR BCS

  • Orientador : MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • LUIS CLAUDIO OLIVEIRA LOPES
  • Antonio Carlos Zanin
  • Luz Adriana Alvarez Toro
  • Bruno Faccini Santoro
  • Data: 10/08/2023

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  • A utilização de bombas submersíveis elétricas para o levantamento de petróleo é um método amplamente utilizado na indústria de petróleo e gás para aumentar a produção. Portanto, controlar e otimizar esse processo para garantir uma produção estável e econômica é crucial, minimizando os custos operacionais e maximizando a eficiência de produção. Recentemente, a literatura tem encontrado excelentes resultados ao usar a técnica avançada de controle preditivo baseado em modelo (MPC) devido à sua facilidade em incorporar restrições e requisitos econômicos em sua formulação. Embora seja uma técnica poderosa, uma definição razoável dos parâmetros do MPC é necessária para seu bom funcionamento; caso contrário, o sistema pode operar em condições subótimas ou ineficientes. No entanto, ajustar o controlador MPC é um problema complexo que requer conhecimento especializado para selecionar parâmetros do controlador, como horizontes de previsão, horizontes de controle e pesos de controle. Além disso, a maioria dos métodos de ajuste na literatura é dedicada a formulações específicas de MPC, desempenho ou metas de robustez, não explorando o impacto do ajuste nos indicadores econômicos. Portanto, há uma necessidade de um método de ajuste generalizado que funcione para diferentes formulações, processos e requisitos de ajuste. Além disso, nenhum estudo na literatura investiga o efeito do ajuste do MPC na otimização e operação de poços de petróleo levantados por ESP, seja em termos de desempenho, robustez ou critérios econômicos. Portanto, é apresentado um método de ajuste generalizado do MPC, baseado em um algoritmo de otimização de horizonte de recuo em tempo real capaz de abranger diferentes formulações de MPC, restrições e critérios de ajuste, desde o desempenho até a economia. Este método oferece uma nova perspectiva para a otimização em tempo real de poços de petróleo levantados por ESP, abordando explicitamente o problema do ajuste do MPC. Os resultados mostram que a abordagem proposta tem potencial para a indústria de petróleo e gás, uma vez que foi possível testar diferentes estudos de caso e formulações de controle em resultados simulados, alcançando um aumento de 5,7% na produção de petróleo ou uma redução de 2,1% no consumo de energia, dependendo dos critérios desejados.


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  • Abstract of Thesis presented to PEI/UFBA as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Science (D.Sc.) The use of electrical submersible pumps (ESP) for oil lifting is a widely used method in the oil and gas industry to increase production. Therefore, controlling and optimizing this process to ensure stable and economical production is crucial, minimizing operational costs and maximizing production efficiency. A widely used technique to maximize performance, reduce costs, and define operational goals is real-time optimization (RTO). In order to adequately implement this techinique, it is necessary that the control layer works appropriately and is aligned with the challenges and requirements of the process. Recently, the literature has found excellent results using the advanced model predictive control (MPC) technique due to its ease of incorporating constraints and economic requirements into its formulation. Although it is a powerful technique, a reasonable definition of MPC parameters is necessary for its good operation; otherwise, the system may operate at suboptimal or inefficient conditions. However, tuning the MPC controller is a complex problem requiring specialized knowledge to select controller parameters, such as prediction horizons, control horizons, and control weights. In addition, most of the literature tuning methods are dedicated to specific MPC formulations, performance, or robustness goals, not exploring the impact of tuning on economic indicators. So, it is a need for a generalized tuning method that works for different formulations, processes, and tuning requirements. Besides that, no studies in the literature investigate the effect of MPC tuning on the optimization and operation of ESP-lifted wells, whether by performance, robustness, or economic criteria. Therefore, a generalized MPC tuning method is presented, based on an online receding horizon optimization algorithm capable of encompassing different MPC formulations, constraints, and tuning criteria, from performance to economics. This method provides a new perspective for the online optimization of ESP-lifted oil wells, explicitly addressing the MPC tuning problem. The results show that the proposed approach has potential for the oil and gas industry since it was possible to test different case studies and control formulations in simulated results, achieving a 5.7% improvement in oil production or a 2.1% reduction in energy consumption, depending on the desired criteria.

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  • Mário dos Santos Bulhões
  • AVALIAÇÃO DO DESPERDÍCIO DE ALIMENTOS EM UNIDADES DE ALIMENTAÇÃO E NUTRIÇÃO - UAN: ESTUDO SOB A PERSPECTIVA DA ANÁLISE DE FLUXO DE MASSA, ECOEFICIÊNCIA E EQUAÇÕES ESTRUTURAIS.

  • Orientador : MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Suellen Secchi Martinelli
  • Taliana Kenia Alves Bezerra
  • JORGE LAUREANO MOYA RODRIGUEZ
  • MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • RYZIA DE CASSIA VIEIRA CARDOSO
  • Data: 13/09/2023

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  • O desperdício de alimentos é uma realidade enfrentada e combatida em grande parte dos países no mundo, independente do volume de alimentos produzido. O objetivo geral deste trabalho é apresentar uma avaliação da dinâmica do desperdício de alimentos pela avaliação conjunta da MFA e da EE, como também propor um modelo estrutural de avaliação do desperdício de alimentos pelo uso da MEE como ferramenta de suporte a tomada de decisão. Como método, foi realizada uma revisão integrativa da literatura; implementação da MFA pela definição dos limites do sistema abordado (recebimento/acondicionamento, manipulação/preparo e distribuição) e execução da MFA pelo software STAN2.0; na EE, foram avaliadas as classes estabelecidas em função do custo associado ao desperdício e suas respectivas Pegada Hídrica (PH) e Pegada de Carbono (PC); através da MEE, definiu-se o modelo teórico estrutural e seu conjunto de indicadores. Os resultados apontam que (45,3 ± 1,4) t/mês do input do sistema produtivo, cerca de (23,5 ± 0,5) t/mês viraram desperdício, aproximadamente 51,87%. A análise da composição do desperdício revelou que em relação ao volume total, 58% dizem respeito ao Fator de Correção (FC), ficando em primeiro lugar. Em segundo, o resto ingestão/sobras de bandeja com 23% e, em terceiro lugar, com 19%, o desperdício das sobras limpas e sujas. As classes Legumes/Verduras e Leguminosas/Cereais apresentaram maior volume de desperdício (7,6 ± 0,5) t/mês e (6,18 ± 0,3) t/mês, respectivamente, com pegadas para cereais de PH = 8,938l/mês e Legumes/Verduras PH = 4,746 l/mês per capita. A análise de Ecoeficiência (EE) indicou que as classes Legumes/Verduras, Leguminosas/cereais e Bovino tiveram um custo maior associado ao desperdício. Os resultados do MFA evidenciaram que as atividades de processamento da função Cozinha Quente requerem atenção especial por processarem alimentos de maior complexidade do ponto de vista do seu manuseio e preparo, exigindo mais energia, água e mão de obra, quando comparada às atividades da função cozinha fria. A MEE confirmou que o modelo de medição se aproxima do modelo teórico estrutural, reforçando que as relações de causalidade entre os construtos são pertinentes para a saída do modelo. As hipóteses H3, H5, H6, H7 e H8 apresentam maior relevância para a saída do modelo, representado pelo constructo DS. Os resultados deste trabalho utilizados conjuntamente servem como instrumento para a tomada de decisões mais assertivas por parte dos gestores frente à problemática do desperdício de alimentos em UAN.


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  • Food waste is a reality faced and fought in most countries in the world, regardless of the volume of food produced. The present work proposes to present an evaluation of the dynamics of food waste in Food and Nutrition Units - UAN, from the perspective of Material Flow Analysis - MFA; Ecoefficiency – EE and Structural Equation Modeling – SEM. The general objective of this work is to present an evaluation of the dynamics of food waste through the joint evaluation of the MFA, EE, as well as to propose a structural model for the evaluation of food waste through the use of MEE as a tool to support decision making. As a method, an integrative literature review was carried out; implementation of the MFA by defining the limits of the addressed system (receipt/packaging, manipulation/preparation and distribution) and execution of the MFA by the STAN2.0 software; in the EE, the classes established were evaluated according to the cost associated with waste and their respective Water Footprint PH and Carbon Footprint PC; through the SEM, the structural theoretical model and its set of indicators were defined. The results indicate that (45.3 ± 1.4) t/month of input from the production system, about (23.5 ± 0.5) t/month became waste, approximately 51.87%. The analysis of the composition of the waste revealed that in relation to the total volume, 58% are related to the Correction Factor (FC), taking first place. In second place, intake/tray leftovers with 23% and in third place with 19% the waste of clean and dirty leftovers. The vegetable and leguminous/cereal classes had the highest volume of waste (7.6 ± 0.5) t/month and (6.18 ± 0.3) t/month, respectively, with a footprint for cereals of PH = 8.938l/ month and vegetables PH = 4.746 l/month per capita. While the Eco-efficiency-EE analysis indicated that the vegetables, legumes/cereals and meat classes had a higher cost associated with waste, the results of the MFA showed that the processing activities of the hot cooking function require special attention because they process more complex foods than point of view of its handling and preparation, requiring more energy, water and labor, when compared to the activities of the cold kitchen function. The SEM confirmed that the measurement model is close to the structural theoretical model, reinforcing that the causal relationships between the constructs are relevant to the model output. Hypotheses H3, H5, H6, H7 and H8 are more relevant to the model output, represented by the DS construct. The results of this work used jointly serve as an instrument for making more assertive decisions by managers in the face of the problem of food waste in UAN.

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  • ANA CAROLINA SANTOS DE SOUZA
  • LIXIVIAÇÃO DE MONAZITA E SEPARAÇÃO DE TÓRIO E ELEMENTOS TERRAS RARAS LEVES EM MEIO CLORÍDRICO

  • Orientador : LUIZ ROGERIO PINHO DE ANDRADE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • André Carlos Silva
  • Carlos Antônio Morais
  • Marcelo Borges Mansur
  • LUIZ ROGERIO PINHO DE ANDRADE LIMA
  • VERSIANE ALBIS LEÃO
  • Data: 10/10/2023

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  • Monazita é um dos principais minerais de terras raras leves e está sempre associada à presença de tório. Isso representa desafios no processamento devido à forte radiação presente neste mineral. Neste estudo, é abordada a separação do tório dos elementos terras raras leves em meio clorídrico a partir de monazita desfosforada. As etapas usadas para obter uma solução aquosa envolveram: adição de NaOH ao concentrado, aquecimento à temperatura de 400 oC por 3 horas, lavagem com água e posterior lixiviação do rejeito com HCl. As amostras da fase aquosa foram analisadas por ICP-OES. Para verificar a viabilidade da fusão alcalina, uma modelagem termodinâmica com diferentes reagentes foi realizada, e os cálculos termodinâmicos das prováveis reações foram feitos consultando o banco de dados do software HSC Chemistry 6.0. O NaOH se apresenta como o reagente mais eficaz do ponto de vista termodinâmico e energético. A separação do tório dos elementos de terras raras leves foi realizada por extração com solventes como Cyanex 572, 272, 923, 921 e misturas. Foi realizada uma modelagem teórica utilizando o software Spana para comparar as condições nos meios nítrico e clorídrico. Observou-se que o Cyanex 572 e suas misturas extraem 98% do tório em um único estágio, enquanto as extrações Cyanex 272 extrai 70% do tório e 40% dos ETR. Os resultados mostram que o tório pode ser separado dos ETR leves em meio clorídrico, tanto por Cyanex 272 quanto por Cyanex 572, sendo necessário um estágio adicional de extração ao utilizar o Cyanex 272. Os demais extratantes não apresentaram resultados satisfatório na separação. Os resultados mostram que a capacidade de extração pode ser melhorada utilizando diluentes de cadeia longa, pH ácido, abaixo de 2 e concentração de 5% para o cyanex 572 e 10% para o Cyanex 272.


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  • Monazite is one of the primary light rare earth minerals and is always associated with the presence of thorium. This poses challenges in processing due to the strong radiation present in this mineral. This study addresses the separation of thorium from light rare earth elements in hydrochloric acid medium from desphosphorized monazite. The steps used to obtain an aqueoussolution involved: addition of NaOH to the concentrate, heating at a temperature of 400°C for 3 hours, washing with water, and subsequent leaching of the residue with HCl. Samples from the aqueous phase were analyzed by ICP-OES. To assess the feasibility of alkaline fusion, thermodynamic modeling with different reagents was performed, and thermodynamic calculations of probable reactions were conducted using the HSC Chemistry 6.0 software database. NaOH appears as the most effective reagent from a thermodynamic and energetic standpoint. The separation of thorium from light rare earth elements was carried out through solvent extraction using compounds such as Cyanex 572, 272, 923, 921, and mixtures. Theoretical modeling was conducted using the Spana software to compare conditions in nitric and hydrochloric media. It was observed that Cyanex 572 and its mixtures extract 98% of the thorium in a single stage, while Cyanex 272 extracts 70% of the thorium and 40% of the LREEs. The results show that thorium can be separated from light rare earth elements in hydrochloric medium, both by Cyanex 272 and Cyanex 572, requiring an additional extraction stage when using Cyanex 272. The other extractants did not yield satisfactory results in the separation. The results indicate that extraction capacity can be improved by using long-chain diluents, an acidic pH below 2, and a concentration of 5% for Cyanex 572 and 10% for Cyanex 272.

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  • ICARO FIGUEIREDO VILASBOAS
  • METODOLOGIA PARA MODELAGEM, SIMULAÇÃO E OTIMIZAÇÃO ECONÔMICA DE PLANTAS HELIOTÉRMICAS HIBRIDIZADAS: PROJETO AERES.

  • Orientador : JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SILVIO DE OLIVEIRA JUNIOR
  • ALEX ALISSON BANDEIRA SANTOS
  • JOSÉ JOAQUIM CONCEIÇÃO SOARES
  • JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
  • Osvaldo José Venturini
  • Data: 08/11/2023

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  • Tecnologias heliotérmicas são afetadas pela baixa densidade e intermitência da fonte solar, além da baixa competitividade econômica dos coletores solares. Centrais heliotérmicas hibridizadas com recuperação de energia residual podem aumentar a eficiência de conversão da planta e a geração de eletricidade, ao passo que diminui os efeitos da intermitência da fonte solar. Este trabalho se concentra no desenvolvimento de uma metodologia para otimização de centrais heliotérmicas hibridizadas com recuperação de energia residual com base em indicadores de viabilidade econômica de projeto. A otimização visa selecionar a tecnologia dos coletores, dimensionamento, condições operacionais e o bloco de potência. Nas otimizações são consideradas para construção da planta: (i) trocadores para recuperação de calor residual, (ii) coletores solares não-concentradores e concentradores, (iii) bloco de potência de ciclo Rankine orgânico e (iv) tanques de armazenamento (sistema de armazenamento térmico direto). O cálculo da perda de calor dos tanques de armazenamentos e a avaliação dos ciclos Rankine orgânicos otimizados foram realizados usando modelos surrogates ou metamodelos, visando diminuir a carga computacional durante os sucessivos passos da otimização da central heliotérmica. As otimizações consideraram, ainda, dados climáticos variáveis hora a hora, representados por períodos meteorológicos típicos estatisticamente representativos de toda a vida útil da planta. Os modelos surrogate se mostraram adequados para representação dos ciclos Rankine orgânicos com R² variando entre 0,96 e 0,99, enquanto a porcentagem de casos com erro menor que 5% variam entre 88% e 75%. As otimizações das centrais heliotérmicas híbridas mostraram que as tecnologias heliotérmicas não são competitivas para os cenários econômicos e climáticos apresentados neste trabalho, apresentando uma taxa interna de retorno máxima de −4,6%. Ciclos Rankine orgânicos para aproveitamento de calor residual, por outro lado, se mostraram competitivos e taxas interna de retorno de até 44%, dependendo da fonte térmica disponível, foram obtidas.


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  • Heliothermic technologies are affected by the low density and intermittence of solar source, in addition to the low economic competitiveness of solar collectors. Hybrid solar–waste heat power systems can increase plant conversion efficiency and power generation, while reducing the effects of solar source intermittence. This work focuses on the development of s methodology to economically optimize hybrid solar–waste heat power systems in terms of technology selection, sizing, operating conditions, and power block characteristics. The technologies considered for algorithm selection were (i) heat exchangers that recover a wide range of waste heat sources, (ii) non-concentrating and concentrating solar collectors, (iii) organic Rankine cycle power blocks and (iv) storage tanks (direct thermal storage systems). Storage tanks heat loss calculation and organic Rankine cycles evaluation were provided using surrogate models to decrease the computational load during the optimization of the heliothermic power plant. The optimizations also considered hourly variable weather data, represented by typical meteorological periods statistically representative of the entire plant lifetime. The surrogate models proved to be suitable for representing optimized organic Rankine cycles with R-square ranging between 0.96 and 0.99, while the percentage of cases with error lower than 5% varies between 88% and 75%. The optimizations of the hybrid thermal power plants showed that the heliothermic technologies are not competitive for the scenario presented in this work, with a maximum internal rate of return of −4.6%. On the other hand, organic Rankine cycles for waste heat recovery proved to be highly competitive, presenting an internal rate of return up to 44%, depending on the available heat source.

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  • ROBSON WILSON SILVA PESSOA
  • 𝑞-formalismo na dinâmica adaptativa por Extremum Seeking e na Termodinâmica de eletrólitos no contexto da digestão anaeróbia.

  • Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Tiago Roux Oliveira
  • DIEGO LIMA MEDEIROS
  • ENRIQUE ANDRES LOPEZ DROGUETT
  • IDELFONSO BESSA DOS REIS NOGUEIRA
  • IGNACIO SEBASTIAN GOMEZ
  • KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • LUCIANO MATOS QUEIROZ
  • Data: 30/11/2023

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  • Inspirado nos trabalhos matemáticos desenvolvidos na Mecânica Estatística não Aditiva, com
    suas funções, álgebra e trigonometria extensamente aplicadas a sistemas complexos, são realizadas
    duas propostas nesta tese que implicam em consequências no contexto de sistemas
    dinâmicos não lineares e na termodinâmica de eletrólitos, que orbitam entorno da modelagem
    da digestão anaeróbia em reatores. A primeira contribuição trata da proposição de um algoritmo
    extremum seeking modificado com uma função oriunda da 𝑞-trigonometria de Borges
    com consequência no aumento da velocidade da busca ao extremo e minimização às perturbações
    externas. Esse resultado é demonstrado analiticamente pela apresentação da estabilidade
    assintótica no sentido de Lyapunov. A segunda proposta, está no contexto das interações
    de longo alcance tipicamente apresentada pelo comportamento em soluções eletrolíticas
    e modeladas pelo potencial de Debye-Hückel, sendo este potencial generalizada pela função 𝑞-
    exponencial, que permite, de forma simples, representar as propriedades de tensão superficial e
    coeficiente de atividade iônica médio, importantes para muitas aplicações em sistemas químicos,
    biológicos e ambientais. Na investigação das hipóteses termodinâmicas simplificadoras
    adotadas no ADM1 para o equilíbrio do biometano, verifica-se que são suficientes para representar
    o sistema do estudo de caso, diferente do comportamento do dióxido de carbono que é
    dependente das reações de equilíbrio químico e de eletrólitos. Adicionalmente, é confirmado
    o aumento de velocidade, abrangência do domínio de busca e redução da perturbação residual
    pela aplicação do algorítimo extremum seeking generalizado. Por fim, é demonstrado como o
    potencial de Debye-Hückel generalizado é capaz de estimar propriedades como a tensão superficial
    e o coeficiente de atividade iônica médio para faixas amplas de concentrações iônicas.


  • Mostrar Abstract
  • Inspired by the mathematicalworks developed in Nonadditive Statistical Mechanics, with their
    functions, algebra and trigonometry, extensively applied to complex systems, are realized two
    proposals in this thesis which imply in consequences in the context of the non- linear dynamic
    system and in the thermodynamic of electrolytes, that orbit surround the anaerobic digestion
    in reactors. The first contribution talks about the proposition of an algorithm extremum seeking
    modified by a function from 𝑞-trigonometry of Borges with consequence in the increase
    of the speed in the search of the extreme and the minimum of the external disturbances. This
    result is analytically demonstrated by the presentation of the asymptotic stability according
    to Lyapunov. The second proposal, is in the context of the long-range interaction context
    typically presented by the behavior in electrolyte solutions and modelled by the potential of
    Debye-Hückel, which this potential is generalized by the 𝑞-exponential function, which allows,
    in a simple way, to represent the superficial tension properties and mean ionic activity
    coefficient, important to many applications in chemical, biological and environmental systems.
    In the investigation of thermodynamic hypothesis simplifying adopted in the ADM1 to
    the balance of the biomethane, it is verified that they are enough to represent the system of
    the study case, different from the behavior of the carbon dioxide, which is dependable from
    the chemical and electrolyte equilibrium reactions. In addition to that, it is confirmed the increase
    of velocity, the breadth of the domain and the reduce of the residual disturbance of the
    application of the generalized extremum seeking algorithm. Lastly, it is demonstrated how
    the potential of generalized Debye- Hückel is capable of estimate properties such as the superficial
    tension and the average of mean ionic activity coefficient to the wide ranges of ionic
    concentrations.

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  • ROGERIO SANTOS MARQUES
  • ANÁLISE DOS FATORES DE COMPETITIVIDADE DA ENERGIA EÓLICA: UM ESTUDO DE CASO NO COMPLEXO EÓLICO ALTO SERTÃO NA BAHIA.

  • Orientador : FRANCISCO GAUDENCIO MENDONCA FREIRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALOÍSIO SANTOS NASCIMENTO FILHO
  • ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
  • ELIAS RAMOS DE SOUZA
  • FRANCISCO LIMA CRUZ TEIXEIRA
  • Néstor Fabián Ayala
  • Data: 18/12/2023

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  • A crescente demanda por eletricidade no Brasil tem implicações econômicas significativas para o mercado de energia. Nesse contexto, é importante investigar fontes alternativas que possam atender a essa demanda, bem como compreender os principais fatores que influenciam esse processo. Nas últimas décadas, tem havido um aumento significativo nos estudos sobre novas formas de geração de energia utilizando fontes limpas e renováveis, devido à crescente preocupação com a relação entre a produção de energia a partir de combustíveis fósseis e as alterações climáticas. A energia eólica é considerada uma das fontes mais promissoras, devido ao seu crescimento exponencial, economia e garantia de suprimento contínuo. No entanto, dada a consolidação das fontes fósseis em termos econômicos e técnicos, é necessário compreender os fatores de competitividade que podem ser considerados como potencialidades ou restrições para o pleno desenvolvimento da energia eólica. Dessa forma, o objetivo geral desta pesquisa foi analisar os fatores de competitividade da energia eólica, utilizando como estudo de caso o complexo eólico Alto Sertão, localizado no Estado da Bahia. Para atingir esse objetivo, foram estabelecidos os seguintes objetivos específicos: compreender os fatores que influenciam a competitividade das energias renováveis, em particular a energia eólica, na região Nordeste do Brasil, com foco no Estado da Bahia; e utilizar uma abordagem metodológica que integre dados de fontes secundárias e entrevistas para analisar os fatores de competitividade identificados. A metodologia utilizada nesta pesquisa foi baseada em uma abordagem exploratória documental, que buscou informações regulamentadas junto a órgãos governamentais. Para compreender os fatores que influenciam a competitividade da energia eólica na região Nordeste, em particular no Estado da Bahia, foi adotada uma abordagem de pesquisa que levou em consideração a natureza do problema, os objetivos e os procedimentos técnicos adotados. A pesquisa utilizou predominantemente fontes secundárias de dados, combinadas com a realização de entrevistas. Os resultados encontrados nesta pesquisa, com base na análise conjunta dos fatores e pontos focais de competitividade da energia eólica utilizando o modelo Estudo da Competitividade da Indústria Brasileira - ECIB, indicam três fatores que conferem competitividade ao setor. Diferentemente de outros estados do Nordeste, que possuem maior ocorrência de ventos no litoral, a Bahia possui seu maior potencial eólico concentrado no interior, ao leste do rio São Francisco, da Serra do Espinhaço até Juazeiro. Isso se deve à baixa nebulosidade e ao processo de alta pressão atmosférica que se move em direção ao Nordeste, resultando em ventos de excelente qualidade para a geração eólica, o que confere competitividade à região.


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  • The increasing demand for electricity in Brazil has significant economic implications for the energy market. In this context, it is important to investigate alternative sources that can meet this demand, as well as understand the key factors that influence this process. In recent decades, there has been a significant increase in studies on new forms of energy generation using clean and renewable sources, due to growing concerns about the relationship between fossil fuel energy production and climate change. Wind energy is considered one of the most promising sources, due to its exponential growth, cost-effectiveness, and continuous supply assurance. However, given the consolidation of fossil fuel sources in economic and technical terms, it is necessary to understand the factors of competitiveness that can be considered as potentials or constraints for the full development of wind energy. Thus, the overall objective of this research was to analyze the competitiveness factors of wind energy, using the Alto Sertão wind complex located in the state of Bahia as a case study. To achieve this objective, the following specific objectives were established: to understand the factors that influence the competitiveness of renewable energies, particularly wind energy, in the Northeast region of Brazil, with a focus on the state of Bahia; and to use a methodological approach that integrates secondary data and interviews to analyze the identified competitiveness factors. The methodology used in this research was based on an exploratory documentary approach, which sought regulated information from government agencies. To understand the factors that influence the competitiveness of wind energy in the Northeast region, particularly in the state of Bahia, a research approach was adopted that took into account the nature of the problem, the objectives, and the technical procedures adopted. The research predominantly used secondary data sources, combined with conducting interviews. The results obtained in this research, based on the joint analysis of the factors and focal points of competitiveness of wind energy using the Study of Competitiveness of the Brazilian Industry - ECIB model, indicate three factors that confer competitiveness to the sector. Unlike other states in the Northeast, which have a higher occurrence of winds along the coast, Bahia has its greatest wind potential concentrated in the interior, east of the São Francisco River, from the Espinhaço Range to Juazeiro. This is due to low cloudiness and the process of high atmospheric pressure moving towards the Northeast, resulting in excellent quality winds for wind energy generation, which makes the region competitive.

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  • CLEBER NAUBER DO SANTOS
  • Plataforma Multidimensional Online para Canais de Pesquisa, Desenvolvimento Tecnológico e Serviços (PD&S) em Instituições Educacionais, Científicas e Tecnológicas (IEPCT) Baseada em Business Intelligence (BI).

  • Orientador : MARCELO EMBIRUCU DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Josealdo Tonholo
  • Luis Paulo Leopoldo Mercado
  • ANGELO CONRADO LOULA
  • GESIL SAMPAIO AMARANTE SEGUNDO
  • MARCIO LUIS FERREIRA NASCIMENTO
  • Data: 19/12/2023

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  • O trabalho em questão apresentou uma solução tecnológica online desenvolvida para integrar e sistematizar dados públicos, visando melhorar a gestão de Pesquisa, Desenvolvimento Tecnológico e Serviços em Instituições de Educação Profissional, Científica e Tecnológica no Brasil. Este sistema, registrado junto ao INPI (BR5120230010197) foi fundamentado em teorias de inovação, análise de negócios e visualização de dados, e utilizou uma abordagem quantitativa para incorporar técnicas de Business Intelligence, como data warehouse e dashboards interativos. Para o estudo de caso, analisaram-se os dados da Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica, e a solução proposta buscou enfrentar o desafio de superar os obstáculos na gestão eficiente de dados, atendendo demandas institucionais, produtivas e governamentais (incluindo as provenientes de órgãos de controle), que são cada vez mais vitais para assegurar uma gestão de dados ágil e precisa, com o objetivo de integrar e otimizar essa gestão. A metodologia, utilizou-se de uma abordagem quantitativa e empírico-dedutiva que incluiu revisão de literatura, consulta a usuários, identificação de fontes de dados e validação do sistema por nove especialistas. Os resultados indicaram que a ferramenta foi essencial para consolidar informações de múltiplas fontes, auxiliando gestores públicos e institucionais na resposta rápida e confiável às demandas dos órgãos de controle. A solução proposta também apresentou um design de fácil uso e grande potencial de mercado, adaptável a diferentes instituições do Sistema Nacional de Inovação. Adicionalmente, a implementação do sistema permitiu observar características específicas da Rede Federal, como a diversidade de disciplinas e a concentração geográfica das pesquisas, bem como a necessidade de fortalecer a colaboração entre pesquisadores e o setor privado. Após uma década, instituições do Nordeste e do Norte começaram a ganhar destaque. As conclusões reforçaram a necessidade de soluções tecnológicas práticas para os setores envolvidos e a importância da continuidade da pesquisa, sugerindo o aprofundamento teórico e a expansão metodológica, como a adoção de data lakes ou lakehouse. As limitações do estudo incluíram a dificuldade de acesso a dados públicos no Brasil e a necessidade de atualizações constantes do sistema para manter a qualidade e acessibilidade dos dados.


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  • The study presented an online technological solution developed to integrate and systematize public data, aiming to enhance the management of Research, Technological Development, and Services in Professional, Scientific, and Technological Education Institutions in Brazil. This system, registered with the National Institute of Industrial
    Property (INPI) under the number BR5120230010197, was grounded on theories of innovation, business analysis, and data visualization, employing a quantitative approach to incorporate Business Intelligence techniques such as data warehouses and interactive dashboards. For the case study, data from the Federal Network of Professional, Scientific, and Technological Education was examined, and the proposed solution aimed to overcome the challenges of efficient data management, meeting institutional, productive, and governmental demands (including those from control bodies), which are increasingly vital for ensuring agile and accurate data management to integrate and optimize this process. The methodology employed a quantitative and empirical-deductive approach that included a literature review, user consultation, data source identification, and system
    validation by nine experts. The findings indicated that the tool was essential for consolidating information from multiple sources, assisting public and institutional managers in rapidly and reliably responding to the demands of control bodies. The proposed solution also featured a user-friendly design with significant market potential,
    adaptable to various institutions within the Brazilian National Innovation System. Furthermore, the system implementation allowed for the observation of specific characteristics of the Federal Network, such as the diversity of disciplines and geographical concentration of research, as well as the need to strengthen collaboration between researchers and the private sector. After a decade, institutions in the Northeast
    and North regions began to stand out. The conclusions emphasized the necessity for practical technological solutions for the involved sectors and the importance of ongoing research, suggesting further theoretical deepening and methodological expansion, such as the adoption of data lakes or lakehouses. The study's limitations included difficulties in accessing public data in Brazil and the need for continual system updates to maintain data quality and accessibility.

2022
Dissertações
1
  • DANIELLE FERNANDES SILVA DA PAIXÃO
  • MODELAGEM E OTIMIZAÇÃO DINÂMICA DE UM PROCESSO DE DESSALINIZAÇÃO TÉRMICA COM ENERGIA SOLAR.

  • Orientador : KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Lídia Roca Sobrino
  • KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • MARCUS VINICIUS AMERICANO DA COSTA FILHO
  • Data: 10/02/2022

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  • A escassez de água para consumo é uma realidade mundial. O uso de tecnologias de dessalinização de águas salgadas é uma alternativa promissora para minimizar a falta de água potável. Estas tecnologias, contudo, requerem elevadas quantidades de energia térmica e/ou elétrica e, quando associadas com combustíveis fósseis, intensificam a poluição ambiental. Portanto, uma alternativa ao uso destas fontes de energia é a utilização de energias renováveis. A energia solar é um exemplo de matriz energética renovável e é abundante no meio ambiente, com elevado potencial de utilização em alguns locais do mundo, a exemplo do Brasil, que possui altas taxas de irradiação ao longo do ano. A energia solar depende da irradiação, presença de nuvens, temperatura ambiente e outros fatores e estes possuem elevada variabilidade no tempo. Os processos de dessalinização que utilizam esta fonte de energia sofrem influência destas variáveis que podem causar impacto na produção de destilado e lucratividade. Portanto, é necessário avaliar o comportamento destas variáveis ao longo do tempo e propor estratégias que visem maximizar a produção de água dessalinizada, já que esta é um bem de consumo essencial para a humanidade. Este trabalho tem por objetivo desenvolver um modelo dinâmico para o processo de dessalinização acoplado à energia solar, capaz de prever o comportamento do processo frente à variabilidade das principais variáveis de entrada, e de permitir a otimização dinâmica considerando perfis de perturbação variantes com o tempo. A destilação por múltiplos efeitos foi a técnica de dessalinização escolhida, pois este é um processo que, apesar de necessitar de alta quantidade de energia térmica, tem boa eficiência térmica, logo se adapta bem à proposta de uso da energia solar. Para validação do modelo, foram utilizados os dados da planta de dessalinização da Plataforma Solar de Almeria, localizada na Espanha, devido ao maior número de trabalhos encontrados na literatura a respeito deste tema. Foi feita a modelagem do sistema dos coletores solares, tanque para armazenamento de energia térmica e o sistema de destilação por múltiplos efeitos. Os resultados mostraram que a irradiação é a variável que possui maior impacto na produção de destilado ao longo do tempo e que a vazão que circula no coletor solar pode ser manipulada a fim de controlar as variáveis de saída frente às perturbações no processo. Além disso, esta dissertação aborda estratégias de otimização dinâmica e linear do sistema estudado a fim de propor a melhor trajetória das variáveis de decisão que maximizam a produção de destilado. O método de otimização utilizado foi o método de colocação ortogonal nos elementos finitos e foi utilizado o Dynopt para resolução numérica do problema. Foi realizada também uma análise de sensibilidade dos parâmetros da colocação ortogonal para avaliar o perfil destes que melhor atende as restrições do processo com um maior lucro, com uma operação mais realista possível. Com a otimização foi possível obter uma produção de destilado de 6,77m³ em 6h com um Lucro equivalente a U$$ 3,18 para os parâmetros: variáveis de estado - 𝑛𝑥=3; variáveis de controle - 𝑛𝑢=1; número de intervalo - 𝑛𝑖=1 do método de colocação ortogonal no Dynopt. Foram comparados os resultados simulados com perfis encontrados na literatura considerando uma e duas variáveis de decisão. Foi observado que para duas variáveis de decisão, o acumulado de destilado foi maior. Espera-se que este trabalho possa contribuir para a aplicação de estratégias que visem elevar a produtividade de processos de dessalinização acoplado a energia solar.


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  • Potable water scarcity is a global reality. The use of saltwater desalination technologies is a promising alternative to minimize the shortage of this resource. These technologies, however, require large amounts of thermal and/or electrical energy and, when combined with fossil fuels, intensify environmental pollution. Therefore, an alternative to using these energy sources is the use of renewable energy. Solar energy is an example of a renewable energy matrix that is abundant in the environment, with high potential for use in some parts of the world, such as Brazil, which has high levels of irradiation throughout the year. Solar energy depends on irradiation, presence of clouds, ambient temperature and other factors and these have great variability over time. The desalination processes that use this energy source are influenced by these variables, which can impact distillate production and profitability. Therefore, it is necessary to evaluate the behavior of these variables over time and propose strategies that aim to maximize the production of desalinated water, as it is an essential consumer good for humanity. This work aims to evaluate the dynamic behavior of the main input variables of the desalination process coupled with solar energy, to verify how these affect the process and which variables have the greatest influence on freshwater production. Multi-effect distillation was the chosen desalination technique, as it is a process that requires a large amount of thermal energy and soon adapts well to the proposed use of solar energy. Data from the desalination plant at the Almeria Solar Platform, located in Spain, were used, due to the greater number of works found in the literature on the subject. Modeling of the solar collector system, thermal energy storage tank and multi-effects distillation system was carried out. The results showed that irradiation is the variable that has the greatest impact on the production of distillates over time and that the flow that circulates in the solar collector can be manipulated to control the output variables against disturbances in the process.
    Furthermore, this dissertation presents the mapping of the objective function related to profit and approaches linear and dynamic optimization strategies of the studied system in order to propose the best trajectory of the decision variables in order to maximize the production of distillate. The optimization method used was the orthogonal positioning method and Dynopt was used to solve the problem. A sensitivity analysis of the orthogonal positioning parameters was also performed to assess the profile of these that best meets the process constraints with greater profit, with a more realistic operation possible. With the optimization, it was possible to obtain a distillate production of 6.77m³ in 6h with a Profit equivalent to U$$3.18 for the parameters: state variables - n_x = 3; control variables - n_u = 1; interval number - n_i = 1 of the orthogonal positioning method in Dynopt. The simulated results were compared with profiles found in the literature considering one and two decision variables. It was observed that, for two decision variables, the accumulated distillate was higher. It is expected that this work can contribute to the application of strategies aimed at increasing the productivity of desalination processes coupled with solar energy.

2
  • Renata de Miranda Meirelles Costa e Silva
  • Crescimento de microalgas em lixiviado de aterro sanitário tratado por Foto-Fenton.

  • Orientador : EMERSON ANDRADE SALES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EMERSON ANDRADE SALES
  • KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • DANIELE VITAL VICH
  • Data: 01/04/2022

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  • Os aterros sanitários, apesar de serem considerados uma tecnologia adequada para a disposição final de resíduos sólidos urbanos, geram subprodutos líquidos e gasosos que demandam tratamento antes da disposição final no meio ambiente. Os lixiviados de aterros sanitários caracterizam-se pela cor escura e concentração elevada de matéria orgânica recalcitrante. Apesar dessas características, admite-se a possibilidade que alguns recursos existentes nesse efluente sejam recuperados e aproveitados em outros processos. A recuperação do nitrogênio presente em elevadas concentrações é atrativa para o cultivo de microalgas, por exemplo. Este trabalho propôs a investigação do desenvolvimento estável de microalgas em um meio de cultivo composto por lixiviado de aterro sanitário tratado por processo oxidativo avançado (POA) especificamente Foto-Fenton. O lixiviado utilizado foi coletado no Aterro Metropolitano Centro (AMC), no município de Salvador. Devido às características do lixiviado houve necessidade em realizar o tratamento por processo Foto Fenton, o objetivo dessa etapa foi reduzir as concentrações de matéria orgânica do efluente e encontrar as condições ótimas para tratamento do efluente. Para as condições ótimas de tratamento físico-químico, obtidas por meio da técnica de planejamento estatístico de experimentos, alcançaram-se reduções das concentrações de DQO e cor verdadeira do lixiviado de 75,5% e 95,3%, respectivamente. Esse efluente tratado foi utilizado para o cultivo das microalgas. Após breve etapa de adaptação, as espécies que apresentaram sobrevivência foram Euglena gracilis e Chlorella vulgaris. O experimento continuou com o uso dessas espécies num cultivo por 21 dias, utilizando a contagem de células e análise do crescimento. Após esse cultivo foi iniciado um novo ajustando algumas condições do cultivo como fornecimento de maior intensidade luminosa, concluiu-se que a espécie Euglena gracilis apresenta potencial de crescimento no lixiviado tratado por Foto-Fenton enquanto a espécie Chlorella vulgaris apresentou melhor crescimento no lixiviado tratado por Foto-Fenton com aumento da intensidade luminosa associada a aeração.


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  • The landfills generate liquid and gas subproducts that require treatment before being disposed. The liquid generate are the leachate, and this liquid is characterized by the dark color and high concentration of organic matter. Despite these characteristics it’s possible to use the leachate as resource in other process, as the nitrogen recovery. This study is about an investigation about the growth of microalgae using the leachate treated by photo-Fenton process. The leachate was collected at Aterro Metropolitano Centro (AMC), at Salvador Bahia, and treated by photo-Fenton process to reduce the organic matter concentration. To optimize the treatment, the design of experiments was used. The COD and true color on the optimize treatment achieve the reduction of 75,5% and 95,3%, respectively. This treated effluent was used for microalgae cultivation. After a brief adaptation stage of the species Euglena gracilis and Chlorella vulgaris the experiment continued with the monitoring growth for 21 days, using the counting for analyze the growth. After this cultivation a new one was started but some conditions were adapted as the light intensity. Using this last experiment was possible to concluded that Euglena gracilis have growth potential in treated leachate and Chlorella vulgaris had the best growth using the treated leachate with high light intensity and aeration.

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  • LUISA LARROUDÉ OLIVIERI SETARO
  • SIMULAÇÃO DA INJEÇÃO ALTERNADA DE CO2 E SALMOURA EM RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO: EFEITO DA DENSIDADE DAS FASES NO FATOR DE RECUPERAÇÃO DE ÓLEO

  • Orientador : SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • Hosiberto Batista de SantŽAna
  • FABIO PEDRO DO NASCIMENTO
  • FERNANDO LUIZ PELLEGRINI PESSOA
  • Data: 03/06/2022

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  • A densidade das fases oleosa, aquosa e gasosa em reservatórios de petróleo é uma propriedade chave para compreender os fenômenos e mecanismos que regem a recuperação do óleo, além de outras propriedades relacionadas, como solubilidade do CO2 e viscosidade das fases. Nesta dissertação, foi avaliado o comportamento da densidade, viscosidade e solubilidade de CO2 nas fases através da simulação da recuperação de óleo por injeção alternada, ou não, de CO2, água de alta salinidade (HSW) e baixa salinidade (LSW). Por meio do módulo GEM, do simulador composicional da Computer Modeling Group (CMG, Canadá), fez-se a avaliação dos efeitos destas três propriedades, com ênfase na densidade, sobre o fator de recuperação de óleo, ao longo do tempo e variando-se a posição na malha de simulação, considerando-se apenas os efeitos físicos, ou seja, os efeitos geoquímicos foram ignorados. A simulação foi realizada utilizando dados da literatura tanto do óleo como do reservatório com a equação de estado cúbica de Peng-Robinson (PR) para cada uma das injeções analisadas. Considerou-se a baixa salinidade igual a 5.000 ppm e a alta salinidade igual a 50.000 ppm. A temperatura do reservatório foi mantida constante em 71,1ºC e o período de simulação foi de 5 anos. Os resultados obtidos no módulo GEM para a densidade da fase aquosa foram comparados com os calculados por correlações empíricas. Observou-se que a injeção alternada de CO2 e água de alta salinidade (CO2HSWAG) e a injeção alternada de CO2 e água de baixa salinidade (CO2LSWAG) apresentam os fatores de recuperação próximos (diferença de 0,25% entre as duas injeções), e os mais elevados encontrados nesta dissertação: 53,07% e 52,84%, respectivamente. Isto é devido a desconsideração dos efeitos geoquímicos bem como a maior aproximação entre a densidade das fases (óleo, água e gás). A injeção de CO2WAG obteve um fator de recuperação de 52,82% e a de CO2 foi 52,18%. Já as injeções de HSW, LSW e H2O apresentaram um fator de recuperação muito próximo (diferença máxima entre eles de 0,05%), sendo, aproximadamente, 39,60%.


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  • The density of the oil, water and gas phases in fluid reservoirs is a key property to understanding the phenomena and mechanisms that govern oil recovery and other correlated properties such as CO2 solubility and phase viscosity. In this dissertation, the behavior of density, viscosity and CO2 solubility in the fluid phases were evaluated using oil recovery methods alternating or not with CO2, high salinity water (HSW), and low salinity water (LSW). Using the package GEM of the compositional simulator developed by Computer Modeling Group (CMG, Canada), the effects of these three properties on the oil recovery factor were evaluated, emphasizing density over time and by varying the position in the simulation grid. Only the physical effects were considered, disregarding the geochemical effects. The simulation was performed with oil and reservoir data from literature, and the Peng-Robinson (PR) cubic equation of state for each injection analyzed. Low salinity water was considered with a salt concentration of 5,000 ppm, while for the high salinity water it was 50,000 ppm. The reservoir temperature was kept constant at 71.11ºC, and the simulation period was five years. The results obtained in the GEM for the water phase density were compared with those calculated by empirical correlations. High salinity water alternating CO2 (CO2HSWAG) and low salinity water alternating CO2 (CO2LSWAG) presented close oil recovery factors (difference of 0.25 % between both injections) and the highest values for this property in this dissertation: 53.07% and 52.84%, respectively. This should be due to neglecting geochemical effects and the closer phase densities (oil, water and gas). CO2WAG injection provided an oil recovery factor of 52.82% and CO2 injection obtained 52.18%. HSW, LSW and H2O injections were very close (maximum difference among them was 0.05%), the oil recovery factor was, approximately, 39.60%.

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  • MYLENA VIEIRA PINTO MENEZES
  • ANÁLISE TERMODINÂMICA E ECONÔMICA DE UMA NOVA CONFIGURAÇÃO PARA PLANTAS DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA COM AR LIQUEFEITO (LAES) USANDO CICLO RANKINE CRIOGÊNICO A AR (ARC).

  • Orientador : JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
  • GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
  • Osvaldo José Venturini
  • Data: 19/07/2022

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  • O armazenamento de energia por ar liquefeito (LAES) é uma tecnologia de armazenamento promissora devido suas diversas vantagens: alta densidade volumétrica de energia, baixas per-das durante o armazenamento e livre de restrições geográficas para instalação. Entretanto, essa tecnologia apresenta certas limitações que podem comprometer sua viabilidade, como alto custo de investimento e baixa eficiência de ciclo. Buscando contornar essas limitações, este trabalho propõe uma análise termodinâmica e econômica de uma nova configuração para plan-tas LAES integrando um ciclo Rankine criogênico com ar como fluido de trabalho (ARC). A adição do ARC reduz a destruição de exergia durante a troca térmica no processo de liquefação, diminuindo o consumo específico de energia deste processo, consequentemente, melhorando a eficiência de ciclo da planta LAES. O sistema proposto foi comparado com duas plantas LAES, com e sem recuperação de energia térmica interna, a fim de avaliar os benefícios da adição do ARC no desempenho do sistema. Os resultados mostraram que com a adição do ARC, a efici-ência de ciclo do sistema foi de 57,1%, com rendimento líquido de ar armazenado de 90,7%. Com relação a nova configuração proposta, observou-se que o aumento do rendimento líquido de ar liquefeito armazenado foi mais importante para melhorar a eficiência de ciclo do que a potência gerada pelo próprio ARC. Os resultados da análise exergética mostraram que a des-truição total de exergia da nova configuração em relação as plantas LAES sem e com recupe-ração de energia térmica interna diminuiu em 44,8% e 2%, respectivamente. Além disso, foi feita uma análise paramétrica a fim de investigar os efeitos das pressões de compressão, arma-zenamento e após a bomba criogênica na nova configuração. Do ponto de vista econômico, o novo sistema proposto apresentou performance econômica melhor do que o sistema LAES com integração energética, reduzindo o custo nivelado de energia armazenada (LCOS) em aproxi-madamente 2%. Sendo assim, a nova configuração proposta foi capaz de melhorar o desempe-nho e a competitividade econômica de sistemas LAES.


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  • Liquid air energy storage system (LAES) is one of the most promising large-scale energy tech-nologies presenting several advantages: high volumetric energy density, low storage losses, and an absence of geographical constraints. The disadvantages of LAES systems lay on the high investment cost and low round-trip efficiency. This work proposes a new configuration using an air Rankine cycle (ARC) to reduce the exergy destruction during heat-exchanging in the liquefaction process while reducing liquefaction power consumption, thus enhancing the round-trip efficiency. In addition, this work assesses two different LAES configuration, with and with-out energy integration, comparing them with the new configuration proposed. The round-trip efficiency of the LAES with the addition of the ARC reached 57.1%, whilst the liquid air yield achieved is 90.7%. The results from the new configuration proposed reveal that the increase in the yield of liquid air is more important to the overall efficiency than the power that is generated by the Rankine itself. The results from exergy analysis show that the overall exergy destruction of the new configuration compared to the simple LAES plant and LAES with energy integration is decreased by 44.8% and 2%, respectively. Furthermore, the effects of compression, storage, and pumping pressure on the new configuration performance are investigated by parametric analysis. From an economic viewpoint, the proposed system has a better economic performance than the LAES system with energy integration, decreasing the levelized cost of storage (LCOS) by almost 2%. The proposed configuration may improve the performance and economic com-petitiveness of LAES systems.

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  • TARCÍSO DE CASTRO ROSÁRIO
  • ABORDAGEM SIMULTÂNEA NA RECONCILIAÇÃO DE DADOS E ESTIMAÇÃO DE PARÂMETROS: AVALIAÇÃO DA MATRIZ DE COVARIÂNCIA E REGIÕES DE ABRANGÊNCIA DAS VARIÁVEIS DE DECISÃO

  • Orientador : RICARDO DE ARAUJO KALID
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO DE ARAUJO KALID
  • DANIEL DINIZ SANTANA
  • LUIS CLAUDIO OLIVEIRA LOPES
  • Diego Martínez Prata
  • Data: 25/07/2022

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  • Os problemas de reconciliação de dados (DR) e estimação de parâmetros (PE) requerem grandezas medidas ou estimadas que, necessariamente, possuem incerteza a qual é propagada para as variáveis de decisão do problema de otimização. Da mesma forma que se avalia a qualidade dos dados medidos, deve-se avaliar a qualidade dos resultados obtidos após a resolução do problema de otimização, o que muitas vezes é negligenciado. Assim, o objetivo desta dissertação é mostrar a importância e discutir meios para avaliar grandezas reconciliadas e parâmetros de modelos obtidos em problemas DR e em problemas em que há a simultânea reconciliação de dados e estimação de parâmetros (SDRPE), bem como as características dos resíduos. Três rotas foram exploradas: (i) proposta de método para avaliação da matriz de covariância das variáveis de decisão, a qual foi capaz de não só reproduzir resultados semelhantes aos métodos da literatura, mas também calcular a matriz de covariância nos casos em que esses não obtiveram êxito; (ii) proposta de método para construção das regiões de abrangência, baseado na técnica bootstrap a qual se mostrou útil para avaliar a qualidade do modelo e a coerência fenomenológica das grandezas reconciliadas obtidas; e (iii) análise de resíduos através de gráficos e testes estatísticos, a qual mostrou a importância de se validar as hipóteses adotadas na construção da função objetivo bem como a necessidade de utilizar ferramentas de análise adequadas a depender do tipo de caso, univariado ou multivariado. Além disso, a utilização de regiões de abrangência como critério decisivo para escolha dentre determinados modelos se mostrou eficaz para casos em que não é possível fazer esta análise por meio de critérios como AIC, AICc, BIC. 𝑅2 e 𝑅2 𝑎𝑑𝑗.


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  • Data reconciliation (DR) and parameter estimation (PE) problems require measured or estimated quantities that necessarily have uncertainty which is propagated to the decision variables of the optimization problem. In the same way that the quality of the measured data is evaluated, the quality of the results obtained after solving the optimization problem must be evaluated, which is often neglected. Thus, the objective of this dissertation is to show the importance and discuss ways to evaluate reconciled quantities and model parameters obtained in DR problems and in problems in which there is simultaneous data reconciliation and parameter estimation (SDRPE), as well as the residual characteristics. Three routes were explored: (i) proposal of a method for evaluating the covariance matrix of the decision variables, which was able not only to reproduce results similar to the methods in the literature, but also to calculate the covariance matrix in cases where these were not were successful;(ii) proposal of a method for the construction of the coverage regions, basedon the bootstrap technique, which proved to be useful to evaluate the quality of the model and the phenomeno logical coherence of the reconciled quantities obtained;and (iii) analysis of residuals through graphs and statistical tests, which showed theimportance of validating the hypotheses adopted in the construction of the objective function as well as the need to use adequate analysis tools depending on the type of case, univariate or multivariate. In addition, the use of coverage regions as a decisive criterion for choosing among certain models proved to be effective for cases in which it is not possible to carry out this analysis using criteria such as AIC, AICc, BIC. 𝑅2 and 𝑅2 𝑎𝑑𝑗.

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  • VINICIUS VIENA SANTANA
  • REATOR DE LEITO MÓVEL SIMULADO: MODELAGEM DINÂMICA, RASTREAMENTO DE OPERAÇÕES ANORMAIS E OTIMIZAÇÃO.

  • Orientador : MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • LUIS CLAUDIO OLIVEIRA LOPES
  • IDELFONSO BESSA DOS REIS NOGUEIRA
  • Galo Antonio Carillo Le Roux
  • Data: 29/08/2022

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  • Este trabalho propõe preencher lacunas em três áreas do PSE aplicadas ao processo cíclico, especificamente, ao leito móvel simulado reativo: Análise de sensibilidade dinâmica, aceleração com modelos substitutos baseados em redes neurais profundas, otimização robusta e diagnóstico de defeitos. Para começar, este trabalho propõe duas unidades de leito móvel simulado reativo para a síntese de propanoato de propila: o Leito Móvel Simulado Reativo com 4 columas (LMSR-4) e o Leito Móvel Simulado Reativo com 8 colunas (LMSR-8). Seus desempenhos foram simulados e comparados com o Leito Móvel Verdadeiro Reativo (LMVR). Este trabalho fornece duas análises detalhadas para avaliar o comportamento dinâmico do sistema das três unidades: uma análise baseada em ortogonalização e a curva de reação do processo. O primeiro mostrou que o tempo de comutação e a concentração de alimentação são as variáveis que mais influenciam o sistema, embora em extensões diferentes para cada unidade. O segundo destacou que a equivalência LMVR/LMSR comumente utilizada não é válida durante determinadas condições transitórias. Quando se trata de modelos substitutos neurais, sabe-se que as Redes Neurais Recorrentes (RNRs) são preditores adequados para a família de modelos do tipo NOE (Nonlinear Output Error). O NOE é uma das representações mais importantes na engenharia química quando são necessárias previsões de longo prazo (simulação). Mesmo assim, a literatura de engenharia química apresenta lacunas notórias neste tema. Portanto, este trabalho propõe uma estrutura nova e completa para identificar Redes Neurais Recorrentes Profundas (RNRPs) para representação NOE com foco em sistemas de engenharia química. A estrutura incorpora um novo método de treinamento e o emprego de um algoritmo de seleção automática de hiperparmetros de alta eficiência. Os resultados mostram que, utilizando o quadro proposto, as RNRPs podem modelar o processo LMSR com precisão satisfatória, contando exclusivamente com sinais de entrada e previsões passadas (simulação livre). Ao lidar com a otimização baseada em modelos mecanicistas de LMSR, são necessários solucionadores eficientes e poder computacional significativo. Nos últimos anos, modelos substitutos têm sido considerados para tais problemas de otimização com alta carga computacional. Nesse sentido, as Redes Neurais Artificiais (RNAs) encontraram aplicações para modelagem da unidade leito móvel simulado, mas ainda não foram relatadas para o LMSR. No entanto, um método consistente para avaliação da otimização usando modelos substitutos ainda é uma questão aberta na literatura. Sendo assim, duas contribuições principais podem ser destacadas: a otimização do LMSR com base na rede neural recorrente profunda e a caracterização da região de operação viável. Isso é feito reciclando os pontos de dados a partir de uma técnica meta-heurística – avaliação de otimalidade. Os resultados demonstram que a otimização baseada em redes neurais profundas converge ao mesmo tempo em que atende à otimalidade. Finalmente, sabe-se que o Big Data desempenha um papel crucial na Indústria 4.0, oferecendo ferramentas para melhorar o processo de tomada de decisão. Entre os setores industriais, a indústria de processos químicos já possui estruturas maduras de gestão de dados, mas ferramentas analíticas pouco exploradas. Nesse sentido, este trabalho propõe uma ferramenta analítica online que pode lidar com big data a ser utilizado para identificar operação anormal em processos químicos. Trata-se de uma Matriz de Sensibilidade Dinâmica (DSM) modificada e Ortogonalização Gram-Schmidt (GSO) para priorizar variáveis de processo sob comportamento anormal e avaliar o impacto que elas têm no desempenho da planta.


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  • This work proposes filling gaps in three areas of PSE applied to the cyclic process, specifi-
    cally, the Simulated Moving Bed Reactor: Dynamic sensitivity analysis, model acceleration
    with deep neural networks surrogates, robust optimization and fault diagnosis.
    To start, this work proposes two Simulated Moving Bed Reactor (SMBR) units for the synthesis
    of n-Propyl propionate (ProPro): the Simulated Moving Bed Reactor with 4 columns
    (SMBR-4) and the SMBR-8. Their simulated performance was compared to the True Moving
    Bed Reactor (TMBR). This work provides two detailed analyses to assess the system
    dynamic behavior of the three units: an orthogonalization based analysis and the process
    reaction curve. The first showed that the switching time and feed concentration in uence
    the system the most, though at di erent extensions for each unit. The second highlighted
    that the SMBR/TMBR commonly used equivalence is not valid during transient conditions.
    When it concerns neural surrogates, it is known that Recurrent Neural Networks (RNNs)
    are suitable predictors for Nonlinear Output Error (NOE)-type model family. NOE is one
    of the most important representations in chemical engineering when long-term predictions
    (simulation) are required. Even so, the chemical engineering literature presents notorious
    gaps in this topic. Therefore, this work proposes a novel and complete framework for
    identifying Deep Recurrent Neural Networks (DRNNs) for NOE representation with focus
    on chemical engineering systems. The framework incorporates a novel training method
    and the employment of a state-of-the-art automatic hyperparameter selection algorithm.
    The results show that by using the proposed framework, DRNNs can model the SMBR
    process with satisfactory accuracy, relying exclusively on input signals and past predictions
    (free-simulation).
    When dealing with model-based optimization of Simulated Moving Bed Reactor (SMBR),
    ecient solvers and significant computational power are required. Over the past years,
    surrogate models have been considered for such computationally-demanding optimization
    problems. In this sense, Artificial Neural Networks have found applications for modeling the
    SMB unit, but not yet been reported for the reactive SMB. However, a consistent method
    for optimality assessment using surrogate models is still an open issue in the literature. As
    such, two main contributions can be highlighted: the SMBR optimization based on Deep
    Recurrent Neural Network (DRNN) and the characterization of the Feasible Operation
    Region. This is done by recycling the data points from a meta-heuristic technique {
    optimality assessment. The results demonstrate that the DRNN-based optimization can
    address such complex optimization, while meeting optimality.
    Finally, it is well known that Big Data plays a crucial role in Industry 4.0 by o ering
    tools to improve the decision-making process. Among the industrial sectors, the chemical
    process industry already holds mature data management structures, but poorly explored
    analytical tools. In this sense, this work proposes an online analytical tool which can deal
    with big data to be used for identifying abnormal operation in chemical processes. It deals
    with a modified Dynamic Sensitivity Matrix (DSM) and Gram-Schmidt Orthogonalization
    (GSO) to prioritize process variables under abnormal behavior and scaling the impact they
    have on plant performance.

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  • FRANCISCO FERREIRA MATOS
  • PLATAFORMA COMPUTACIONAL ONLINE E GRATUITA PARA ESTIMAÇÃO DE PARÂMETROS COM AVALIAÇÃO DA INCERTEZA ASSOCIADA.

  • Orientador : MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • ANGELO AMANCIO DUARTE
  • IDELFONSO BESSA DOS REIS NOGUEIRA
  • Data: 17/11/2022

  • Mostrar Resumo
  • Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma plataforma computacional, o PEU (Parameters Estimation with Uncertainties), para estimação de parâmetros, com avaliação das incertezas dos dados experimentais, propagação para resultados e avaliação estatística destes resultados com base em resíduos, sendo desenvolvido com linguagens de programação livres. O PEU destaca-se por incorporar crité44 rios de usabilidade na sua concepção e desenvolvimento, de forma a simplificar seu acesso e uso. A facilidade na sua utilização se dá por meio de uma interface que privilegia a informação e comunicação com o usuário, sem que sejam necessários conhecimentos de programação, no paradigma entrada de dados, botão, resultados. Esta plataforma é disponibilizada por meio de web app, acessível através de navegadores de internet, com utilização gratuita e dispensando qualquer tipo de instalação ou configuração. Os dados de entrada e seus respectivos resultados, bem como as análises estatísticas pertinentes, são salvos na própria plataforma e disponíveis para edições e consultas futuras. O PEU apresenta como principais saídas: os parâ53 metros estimados, as predições do modelo, as incertezas associadas, indicadores de desempenho e qualidade, bem como métricas para avaliação desses resultados com bases estatísticas. O PEU tem foco no uso distribuído, fácil e rápido, sendo ideal para aplicações em salas de aula, característica que lhe confere potencial para ser utilizado como recurso didático e auxílio no processo de aprendizagem, sobretudo pelo uso de indicadores gráficos. Por fim, para validar o motor de cálculo, são utilizados exemplos da literatura acadêmica e científica, gerando estudos de casos que reproduzem os exemplos propostos. Essa validação exemplifica os benefícios do PEU como ferramenta computacional para estimar parâmetros com avaliação da incerteza, auxiliar o processo de ensino-aprendizagem e na utilização de critérios com bases estatísticas na avaliação dos resultados.


  • Mostrar Abstract
  • The dissertation presents a development of computational platform, the PEU (Parameters Estimation with Uncertainties), for estimation of parameters, with evaluation experimental data uncertainties, propagation for results and statistical evaluation of these results based on residuals. PEU stands out for incorporating usability in design and development, in order to simplify its access and use. Its ease of use is achieved through an interface that privileges information and communication with the user, without the need for programming knowledge, in the paradigm: data ->button -> results. This platform is available for web site, accessible through internet browsers, with free use and without any type of installation or configuration. The input data and their respective results, as well as the relevant statistical analyses, are saved on the platform itself and available for future editing and view. PEU presents as main outputs: the estimated parameters, the model predictions, the as81 sociated uncertainties, performance and quality indicators, as well as metrics for the evaluation of these results with statistical bases. PEU aims at distributed, easy and fast use, ideal for applications in classrooms, characteristic that gives it the potential to be used as a didactic resource and help in the learning process, especially through the use of graphic indicators. For validation of PEU’s engine, examples from the academic and scientific literature are used. This validation exemplifies the benefits of PEU as a computational tool for estimating parameters with uncertainty analysis, helping the teaching-learning process and in the use of criteria with statistical bases in evaluation of results.

Teses
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  • MAILENA SILVA DOURADO
  • Obtenção de biocombustível similar ao diesel de petróleo por pirólise catalítica da biomassa de microalgas. 

  • Orientador : EMERSON ANDRADE SALES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ROGER THOMAS FRANCOIS FRETY
  • Renata Maria Rosas Garcia Almeida
  • Donato Alexandre Gomes Aranda
  • ALICE COSTA KIPERSTOK
  • ARTUR JOSE SANTOS MASCARENHAS
  • EMERSON ANDRADE SALES
  • Data: 15/02/2022

  • Mostrar Resumo
  • Atualmente as microalgas vêm sendo muito estudadas como fonte de biomassa para produzir biocombustíveis devido a sua elevada produtividade, elevado teor lipídico e capacidade de crescer em uma grande variedade de climas e espaços sem competir com a produção de alimentos. Este trabalho tem como objetivo a produção de hidrocarbonetos verdes similares aos constituintes do diesel convencional, a partir da pirólise rápida térmica da fração lipídica das microalgas dos gêneros Halamphora coffeaeformis (Hc), Chlorella vulgaris (Cv) e Nannochloropsis oculata (No). Para esta última, foi estudada a viabilidade do uso quando submetida a pirólise rápida catálitica. Esta prática enfatiza o importante papel da catálise na pirólise rápida. Os catalisadores usados demonstraram sinergia ao craqueamento térmico, amplificando os produtos de interesse. Foram realizados também estudos usando uma molécula modelo, o ácido mirístico, representando os ácidos graxos que podem ser encontrados nas microalgas. Foi verificado que os produtos gerados na micropirólise desta molécula na presença dos catalisadores de nióbia (Nb350, Nb700, NbB700,) em dois níveis de temperaturas, 500 e 600°C apresentaram formação de cetonas e hidrocarbonetos por desoxigenação do ácido graxo. Foi realizado ainda, experimentos usando o C14 com catalisadores de alumina ( γ-Al2O3) e nióbio suportado em alumina (Al700 e AlNb700) foram utilizados apenas na temperatura de  600ºC. Os experimentos foram realizados no micropirolisador Multi-shot Pyrolyzer Model EGA/PY-3030D, da Frontier Laboratories LTD, conectado on-line com um cromatógrafo a gás acoplado a um espectrômetro de massas GC-MS 5799A, da marca Agilent. Todas as micropirólises foram realizadas pelo método térmico “Single-Shot” (SS). Os catalisadores à base de nióbio foram preparados a partir do óxido hidratado de nióbio por calcinação a 350 e 700°C sendo esta última amostra modificada com ácido bórico (Nb350, Nb700 e NbB700). A partir da pirólise puramente térmica da fração lipídica das microlagas, conduzida na temperatura de 600°C, foi verificada a melhor resposta para então serem realizados os testes com os catalisadores (Nb350, Nb700 e NbB700). Os produtos da micropirólise do ácido mirístico foram identificados através do Banco de Dados NIST, admitindo probabilidade de concordância dos parâmentros igual ou superior a 80%. Para a pirólise da fração lipídica das microalgas foi admitido 70% de concordância. Os principais resultados obtidos com a molécula modelo mostraram que o Nb350 é tão eficiente quanto a Al700 na pirólise a 600°C, produzindo cetonas que podem ser consideradas intermediárias na produção de hidrocarbonetos dos tipos olefinas e alcanos, e com cadeia de carbono de tamanho maior que o ácido de partida. Na pirólise da fração lipídica da No os catalisadores Nb350, Nb700 e NbB700 tiveram um desempenho importante, aumentando de 18% para 35% a produção de hidrocarbonetos compatíveis com o combustível tipo Diesel.


  • Mostrar Abstract
  • Currently, microalgae have been widely studied as a source of biomass to produce biofuels due to their high productivity, high lipid content and ability to grow in a wide variety of climates and spaces without competing with food production. The objective of this work is the production of green hydrocarbons similar to the constituents of conventional diesel, from the rapid thermal pyrolysis of the lipid fraction of microalgae of the Halamphora coffeaeformis (Hc), Chlorella vulgaris (Cv) and Nannochloropsis oculata (No) genera. For the latter, the feasibility of its use when subjected to rapid catalytic pyrolysis was studied. This practice emphasizes the important role of catalysis in fast pyrolysis. The catalysts used showed synergy to thermal cracking, amplifying the products of interest. Studies were also carried out using a model molecule, myristic acid, representing the fatty acids that can be found in microalgae. It was verified that the products generated in the micropyrolysis of this molecule in the presence of niobia catalysts (Nb350, Nb700, NbB700,) at two temperature levels, 500 and 600°C, showed formation of ketones and hydrocarbons by fatty acid deoxygenation. Furthermore, experiments using C14 with alumina catalysts ( γ-Al2O3) and niobium supported on alumina (Al700 and AlNb700) were used only at a temperature of 600ºC. The experiments were carried out in a Multi-shot Pyrolyzer Model EGA/PY-3030D micropyrolyser, from Frontier Laboratories LTD, connected online with a gas chromatograph coupled to an Agilent GC-MS 5799A mass spectrometer. All micropyrolysis were performed by the “Single-Shot” (SS) thermal method. Niobium-based catalysts were prepared from hydrated niobium oxide by calcination at 350 and 700°C, the latter sample being modified with boric acid (Nb350, Nb700 and NbB700). From the purely thermal pyrolysis of the lipid fraction of the microlags, conducted at a temperature of 600°C, the best response was verified and then tests with the catalysts (Nb350, Nb700 and NbB700) could be carried out. The products of myristic acid micropyrolysis were identified through the NIST Database, assuming a probability of agreement of parameters equal to or greater than 80%. For the pyrolysis of the lipid fraction of microalgae, 70% agreement was admitted. The main results obtained with the model molecule showed that Nb350 is as efficient as Al700 in pyrolysis at 600°C, producing ketones that can be considered intermediate in the production of olefin and alkane hydrocarbons, and with a larger carbon chain. than the starting acid. In the pyrolysis of the lipid fraction of No, the catalysts Nb350, Nb700 and NbB700 had an important performance, increasing from 18% to 35% the production of hydrocarbons compatible with diesel fuel.

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  • ALEXEI PEREZ VELAZQUEZ
  • MARCO CONCEITUAL E PROCEDIMENTO PARA MENSURAR O DESEMPENHO SUSTENTÁVEL DE FORNECEDORES:
    Aplicação no Mercado de Instalação da Tecnologia Fotovoltaica, Nordeste-Brasil.

  • Orientador : JORGE LAUREANO MOYA RODRIGUEZ
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Lucila Maria de Souza Campos
  • JORGE LAUREANO MOYA RODRIGUEZ
  • Jandecy Cabral Leite
  • MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • Sandro Breval Santiago
  • Data: 16/02/2022

  • Mostrar Resumo
  • Aplicar o conceito de cadeias de suprimentos sustentáveis com enfoque nos atores da cadeia
    requer que se considere, para a tomada da decisão, um cenário que comportam múltiplos
    fatores. Estes, podem ser agrupados através de construtos teóricos aplicáveis às práticas dos
    fornecedores e stakeholders. Nota-se através da revisão sistemática da literatura na área a
    carência de um modelo que possa mensurar o desempenho sustentável dos fornecedores, o que
    daria um maior subsídio à inter-relação dos agentes da cadeia. Portanto, a pesquisa objetiva
    propor um marco conceitual e procedimento para mensurar o desempenho sustentável com foco
    nos fornecedores dos sistemas fotovoltaico, para os serviços de instalação em setores
    residenciais ou coorporativos. Para isso foi considerado um grupo de empresas certificadas pelo
    Selo do Portal Solar no Nordeste – Brasil, o que determinou a identificação de 35 indicadores
    distribuídos em 6 variáveis latentes. Este sistema de indicadores e variáveis latentes foram
    expostos, por meio de questionários, à qualificação de empresários e clientes destas empresas,
    o que permitiu a modelagem por meio de equações estruturais. O modelo teórico consegue
    significância estatística em seis das oitos hipóteses entre as variáveis latentes. A partir deste
    resultado foi implementado um método de seleção dos fornecedores através de conjuntos fuzzy
    – VIKOR. Diante disto, se definiu o ranking dos fornecedores avaliados, o que possibilitou a
    seleção da melhor alternativa para um projeto de instalação de sistema fotovoltaico por critérios
    de desempenho sustentável


  • Mostrar Abstract
  • Applying the concept of sustainable supply chains with a focus on the actors in the chain
    requires considering, for decision making, a scenario that includes multiple factors. These can
    be grouped through theoretical constructs applicable to the practices of suppliers and
    stakeholders. Through the systematic review of the literature in the area, it is possible to notice
    the lack of a model that can measure the sustainable performance of suppliers, which would
    give greater support to the interrelationship of the chain actors. Therefore, this research aims to
    propose a conceptual framework and procedure for measuring sustainable performance with a
    focus on photovoltaic system suppliers, for installation services in the residential or corporate
    sectors. For this, a group of companies certified by the Solar Portal Seal in the Northeast –
    Brazil was considered, which determined the identification of 35 indicators distributed into 6
    latent variables. This system of indicators and latent variables was exposed, through
    questionnaires, to the qualifications of entrepreneurs and customers of these companies, which
    allowed for modeling through structural equations. The theoretical model achieves statistical
    significance in six of the eight hypotheses among the latent variables. From this result, a
    supplier selection method was implemented through fuzzy sets – VIKOR. In view of this, the
    ranking of evaluated suppliers was defined, which enabled the selection of the best alternative
    for a photovoltaic system installation project based on sustainable performance criteria.

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  • WLADIA BESSA DA CRUZ
  • A AUTONOMIA DISCENTE NO PROCESSO DE APRENDIZAGEM NA PERSPECTIVA DA INDÚSTRIA 4.0: NECESSIDADES, SUFICIÊNCIAS E OPORTUNIDADES EM INSTITUIÇÕES PÚBLICAS DE ENSINO.

  • Orientador : MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Alberto Sampaio Lima
  • FRANCISCO GAUDENCIO MENDONCA FREIRES
  • KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • Patrícia Cabral de Azevedo Restelli Tedesco
  • Data: 18/03/2022

  • Mostrar Resumo
  • A Internet e a multitude de novas abordagens advindas da Tecnologia Digital da Informação e Comunicação (TDIC) têm penetrado o mundo industrial, trazendo um potencial disruptivo. O impacto da Indústria vai para além dos processos associados à produção e distribuição, passando por uma forma mais complexa de inovação baseada na combinação de múltiplas tecnologias, impulsionando empresas a repensarem a forma de como gerirem os seus negócios e processos. Os profissionais neste contexto da atual revolução Industrial – Indústria 4.0 (I4.0), necessitam de conhecimentos técnicos para lidar com tendências emergentes, como, Big Data, Internet das Coisas, robótica, mas precisam também de competências comportamentais e emocionais. Visando esse cenário, é importante que os atuais processos pedagógicos do ensino superior sejam repensados e aprimorados de modo a acomodar paulatinamente mudanças emergentes na formação dos alunos. Com o estudo de caso apoiado na pesquisa qualitativa, o interesse deste estudo centrou-se na seguinte problemática: O que é necessário para implantar e avaliar mudanças estruturais no ensino aprendizagem para desenvolver a autonomia discente, via competências específicas no contexto da Indústria 4.0 em instituições públicas? A partir dessa instigação, o processo metodológico fez uso de informações colhidas junto ao corpo docente e discente de alguns cursos da área de tecnologia e engenharia de duas Instituições de Ensino Superior (IES) dos Estados de Alagoas e Bahia. O instrumento de pesquisa foi o questionário que contou com a contribuição de cento e trinta e sete (137) sujeitos, 31 professores e 106 alunos. A partir da análise dos dados, os alunos acreditam ter autonomia e dizem estar preparados para a I4.0, contudo os professores discordam dessas opiniões. Verificou-se muitas divergências nas opiniões dos grupos em relação a autonomia e as competências, necessitando o uso de indicadores do Exame Nacional do Desempenho dos Estudantes dos anos de 2014, 2017 e 2019 para compará-los, mesmo assim, persistiram algumas divergências, descritas na tese. Os professores veem os alunos muito passivos, contudo acreditam que o uso das TDIC e de metodologias ativas possam colaborar no desenvolvimento dessa autonomia, trazendo uma maior dinamicidade, como também uma mudança de postura do aluno para que ele se torne mais ativo, autônomo e participativo. Verificou-se também duas situações que precisam ser trabalhadas no processo de aprendizagem: a necessidade no desenvolvimento de competências socioemocionais na vida acadêmica do aluno, estas essenciais para o profissional que irá trabalhar na I4.0, e a realização de alianças entre as universidades e a indústria.
    Palavras-Chave:


  • Mostrar Abstract
  • The Internet and the multitude of new approaches arising from Digital Information and Communication Technology (TDIC) have entered the industrial world, bringing disruptive potential. The impact of the Industry goes beyond the processes associated with production and distribution, going through a more complex form of innovation based on the combination of multiple technologies, impelling companies to rethink the way they manage their businesses and processes. Professionals in this context of the current Industrial revolution - Industry 4.0 (I4.0), need technical knowledge to deal with emerging trends, such as Big Data, Internet of Things, robotics, among others, but they also need behavioral and emotional skills. Considering this scenario, it is important to stress that the current pedagogical processes should be re-examined and improved so as to gradually accommodate these emerging changes when teaching students. Given the case study supported by qualitative research, the goal of this study was centered around the problem: What is necessary for the implementation and evaluation of structural changes in the learning methods to develop student autonomy, via specific skills in the context of Industry 4.0 in public institutions? From this instigation, the methodological process made use of information gathered from the faculty and students of the courses in the area of technology and engineering from two institutions of higher education (IES) in the States of Alagoas and Bahia. The research instrument was the questionnaire that counted with the contribution of one hundred and thirty-seven (137) subjects, 31 professors and 106 students. From the analysis of the data, students believe they have autonomy and say they are prepared for I4.0, however, teachers disagree with these opinions. There were many differences in the opinions of the groups in relation to autonomy and competences, requiring the use of indicators from the National Student Performance Exam for the years 2014 and 2017 to compare them, even so, some differences persisted, described in the thesis. Professors see students as very passive, however, they believe that the use of TDIC and active methodologies can collaborate to develop this autonomy, bringing greater dynamic, as well as a change in the student's posture so that they can become more active, autonomous and participatory. There were also two situations that need to be addressed in the learning process: the need to develop socio-emotional competences in the student's academic life, essential for the professional who will work at I4.0, and the realization of alliances between universities and the industry.

     

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  • ANGELA MARCIA DE ANDRADE SILVA
  • AVALIAÇÃO DA ESTRATÉGIA DE RESILIENCIA DE SALVADOR (2018 - 2021)

  • Orientador : JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADRIANA CAMPELO SANTANA
  • ANDREA CARDOSO VENTURA
  • CAROLINA DE ANDRADE SPÍNOLA
  • JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
  • Lira Luz Benites-Lazaro
  • Data: 28/03/2022

  • Mostrar Resumo
  • O objetivo geral desta tese foi avaliar a formulação (2018-2019) e início de implementação (2019-2021) da estratégia de resiliência de Salvador. Para atingir esse objetivo foi utilizada como estratégia metodológica o estudo de caso, elaborado através da triangulação de dados coletados em documento oficiais e não oficiais, entrevistas, conversas informais, reuniões e observação participante. Os resultados, estruturados na forma de cinco artigos integrados aos objetivos específicos, apontaram que o processo de formulação da estratégia de resiliência foi consonante com os choques e estresses já vivenciados por Salvador, marcada pela pobreza e desigualdade, desemprego, crimes e violência, uso e ocupação irregular do solo, falta de mobilidade urbana, falta de acesso à educação adequada, deslizamento de terra, surto de doenças, inundações e alagamentos, insuficiência de serviços básicos e com grande contingente de população em condições de vulnerabilidade que pode ser agravada com os efeitos das mudanças climáticas. Constatou-se que todas as 138 ações propostas na estratégia de resiliência de Salvador vinculam-se a pelo menos um dos choques ou um dos estresses elencados para a cidade, não sendo detectado, portanto, nenhuma ação sem qualquer vinculação aos choques e estresses urbanos identificados na capital soteropolitana. Para fazer face a esses choques e estresses, observou-se que Salvador priorizou ações estratégicas ligadas aos setores “social” e “planejamento urbano” para aumentar a sua resiliência urbana. Apesar da estratégia ter proposto 138 ações, identificou-se oportunidades para desenvolvimento de novas ações que contribuíssem para uma maior resiliência do tecido urbano de Salvador relacionadas a objetivos, tais como: assegurar as necessidades básicas e serviços essenciais; apoiar os meios de subsistência/emprego; garantir a estabilidade social, segurança e justiça; promover liderança e uma gestão eficaz. Já no que se refere ao início do processo de implementação das 138 ações estratégicas propostas, constatou-se que, até julho de 2021, apenas 11 tinham sido finalizadas, 76 ainda não tinham sido iniciadas e 51 estavam em execução. Das 31 ações de curto prazo, apenas 7 tinham sido concluídas. Assim, para dar um “salto para frente”, é necessário avançar não somente na incorporação de novas e abrangentes ações estratégicas em prol da resiliência, como também na redução do atraso detectado na fase inicial de implementação das ações de curto prazo e na construção de uma governança integrada para a implementação de ações
    vinculadas a choques e/ou estresses que fujam à responsabilidade unicamente da esfera municipal. Espera-se, portanto, que a experiência de Salvador, relatada nesta tese, consiga inspirar outras cidades, que estiverem iniciando a inclusão do tema da resiliência urbana na agenda de políticas públicas, envolvendo não apenas os planos de prevenção de riscos/desastres e infraestrutura, mas todos os aspectos “sociais” e de “planejamento urbano”, setores fundamentais no processo de construção da estratégia de resiliência urbana. Convém salientar que, apesar das limitações impostas pela pandemia de COVID-19 e pela troca de governo municipal, ocorrida no início de 2021, acredita-se que esta tese contribuiu, tanto para preencher lacunas de pesquisa na literatura acadêmica e propor pesquisas futuras, quanto para subsidiar os formuladores de políticas públicas locais.


  • Mostrar Abstract
  • The objective of this thesis was to evaluate the process surrounding the design and implementation of the city of Salvador's resilience strategy (2018 - 2021). To reach this objective, the methodology chosen was a case study, which involved triangulating data collected from official and non-official documents, interviews, informal conversations, meetings, and participant observation. Results, which are presented in the form of five articles integrated with the specific objectives, revealed that the process to develop Salvador’s resilience strategy was consonant with the various shocks and stresses that have been felt by city and have been marked by poverty and inequality, unemployment, crimes and violence, irregular land use and occupation, lack of urban mobility, lack of access to adequate education, landslides, disease outbreaks, floods, lack of basic services, and a large contingent of the population living in vulnerable conditions which risks becoming worse with the effects of climate change. Results revealed that all of the 138 actions proposed in Salvador's resilience strategy are linked to at least one of the shocks and stresses identified for the city, i.e., there were no actions detected that are not linked to the city’s urban shocks and stresses. To deal with these shocks and stresses, and increase urban resilience, it was found that Salvador has prioritized strategic actions linked to the “social” and “urban planning” sectors. Although the strategy has already proposed 138 actions, according to our specific objectives we identified opportunities to develop new actions to contribute toward improving urban resilience in Salvador, such as: ensuring basic needs and essential services; supporting livelihoods and employment; ensuring social stability, safety and justice; and promoting leadership and effective management. With respect to implementing the 138 strategic actions proposed by the Salvador Resiliente (Resilient Salvador) plan, as of July 2021 only 11 actions had been completed, 76 had yet to be started, and 51 were in progress. Of the 31 short-term actions, only 7 had been completed. Thus, in order to “leap forward”, new and comprehensive strategic actions in favor of resilience are needed, as well as a reduction of delays when it comes to implementing short-term actions and building integrated governance to implement actions linked to shocks and/or stresses that stretch beyond the responsibility of the municipal sphere. Therefore, it is hoped that the experience relayed in this thesis can serve to inspire other cities beginning to incorporate the topic of urban resilience into public policy agendas to not only
    incorporate risk/disaster prevention and infrastructure plans, but rather all “social” and “urban planning” aspects, i.e., fundamental sectors when it comes to building urban resilience strategies. It should be noted that, in spite of the limitations imposed by both the COVID-19 pandemic and a change in municipal government in early 2021, it is believed that this thesis may contribute to filling research gaps in the academic literature, suggesting future research, and to supporting the formulation of local public policies.

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  • ALANA ALMEIDA DA COSTA
  • INTERAÇÕES ROCHA/FLUIDO E FLUIDO/FLUIDO NA INJEÇÃO DE ÁGUA DE BAIXA SALINIDADE EM RESERVATÓRIOS SILICICLÁSTICOS DE PETRÓLEO

  • Orientador : GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PAULO COUTO
  • JOÃO B P SOARES
  • FREDERICO WANDERLEY TAVARES
  • PAULO DE TARSO VIEIRA E ROSA
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • Data: 11/04/2022

  • Mostrar Resumo
  • A injeção de água de baixa salinidade (IABS) é um método atual, econômico e ambientalmente amigável para aumentar a recuperação de petróleo, através da redução da salinidade e/ou alteração da composição da água injetada. No entanto, o efeito sinergético da concentração, da composição e do pH da água injetada na recuperação de óleo durante a IABS ainda é pouco compreendido. Esse fato se deve à complexidade das interações entre o óleo, as salmouras de formação e de injeção e a superfície da rocha, tanto em reservatórios de arenito como os de carbonato, particularmente quando os reservatórios contêm uma diversidade de argilominerais. Além disso, há uma carência de estudos de IABS em rochas brasileiras de arenito e em óleos parafínicos leves até o momento. Esta tese investiga o desempenho e os mecanismos da recuperação de óleo em salmouras de alta e baixa salinidades usando amostras de um reservatório siliciclástico na Bacia do Recôncavo, nordeste do Brasil. Medidas de potencial zeta, análise de adsorção de óleo em sílica, experimentos de injeção em meio poroso e medições de tensão interfacial e ângulo de contato estão entre os principais experimentos realizados nesse trabalho. Adicionalmente, foi utilizado um simulador numérico comercial para criação de um modelo representativo do experimento de injeção. Os resultados experimentais mostraram o aumento simultâneo da recuperação de óleo e do pH do efluente durante a IABS. Medições do potencial zeta confirmaram a expansão do filme de água na superfície da rocha e do óleo com a diluição das salmouras. As observações experimentais indicaram também que quando o pH do reservatório muda para as condições alcalinas conduzidas por trocas iônicas durante a IABS, o pH pode se aproximar do ponto isoelétrico das cargas superficiais dependentes de pH presentes em minerais de rocha e no óleo, enfraquecendo a atração eletrostática entre suas superfícies e, consequentemente, contribuindo para a liberação do óleo no meio e aumento da recuperação de óleo. A otimização e a análise de sensibilidade do modelo simulado mostraram que a concentração de Na+ e Ca++ e a vazão de injeção de água foram os parâmetros mais importantes na IABS. Por fim, medições de tensão interfacial e de ângulo de contato em sistemas contendo amostras de rochas representativas da Bacia do Recôncavo, salmouras de alta e baixa salinidades, óleo e CO2 indicaram que a salmoura de baixa salinidade favorece a solubilidade do CO2, podendo levar ao aumento da recuperação
    de óleo em aplicações híbridas envolvendo a IABS e CO2. As descobertas desta tese contribuem substancialmente para o entendimento dos mecanismos de recuperação de óleo durante a IABS. Esta tese também fornece dados úteis para empresas de petróleo que adquiriram campos maduros e blocos exploratórios na Bacia do Recôncavo, apoiando-as nas decisões operacionais e de investimento.


  • Mostrar Abstract
  • Low salinity water injection (LSWI) is a current, cost-effective, and environmentally friendly method to enhance oil recovery by changing the salinity and/or composition of the injected water. However, the synergistic effect of chemical composition, concentration, and the pH of the injected brine in oil recovery during LSWI remains not well understood. This fact is due to the complexity of the interactions among the crude oil, the formation and injected brine solutions, and the rock surface, for both sandstone and carbonate reservoirs, particularly when they contain a diversity of clay minerals. In addition, there is a lack of low salinity studies in Brazilian sandstone rocks and light paraffinic crude oils to date. This research investigates the oil recovery performance and mechanisms in high and low salinity brine solutions using samples from a siliciclastic reservoir in Recôncavo basin, northeastern Brazil. Zeta potential measurements, oil adsorption analysis in silica, core flooding experiments, and interfacial tension and contact angle measurements are among the main experiments performed in this study. Furthermore, a commercial numerical simulator was used to create a representative model of the coreflooding. The experimental results showed a simultaneous increase in oil recovery and pH of the effluent in the coreflooding during IABS. Zeta potential measurements confirmed a thicker water film was formed on the rock and oil surface with brine dilution. The experimental observations also indicate that when the reservoir pH changes towards the alkaline conditions driven by ionic exchanges during LSWI, it may approximate the isoelectric point (IEP) of pH-dependent surface charges in oil and rock minerals, weakening the electrostatic attraction between their surfaces, and consequently contributing to release of oil in the porous media and increase in oil recovery. Optimization and sensitivity analysis showed that the concentration of Na+ and Ca++, and the water injection rate were the most important parameters in LSWI. Finally, interfacial tension and contact angle measurements in systems containing samples that mimic Recôncavo basin rock, high and low salinity brine solutions, crude oil, and CO2 indicate that low salinity brine favors CO2 solubility, may lead the increase in oil recovery in hybrid applications of LSWI-CO2. The findings of this research contribute substantially to the understanding of oil recovery mechanisms during LSWI. This study also provides useful data for oil
    companies that have acquired mature fields and exploration blocks in the Recôncavo basin, supporting them in operational and investment decisions.

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  • Gabriella Laura Peixoto Botelho
  • SISTEMA DE SUPORTE À GESTÃO DA DEMANDA DA ÁGUA DOMICILIAR: ANÁLISE DE UM ESTUDO PILOTO EM ÁREA DE BAIXA RENDA EM SALVADOR, BAHIA.

  • Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • Simone Machado Santos
  • Ana Silvia Pereira Santos
  • ANTONIO SANTOS SANCHEZ
  • ASHER KIPERSTOK FIRST
  • EDLER LINS DE ALBUQUERQUE
  • Data: 13/05/2022

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  • Este trabalho apresenta a exploração de um estudo piloto de um sistema de suporte à gestão da demanda em residências de baixa renda em Salvador, Bahia. Esse estudo piloto foi realizado no âmbito de um projeto de pesquisa realizado na Universidade Federal da Bahia - UFBA, que visou subsidiar estratégias de gestão da demanda, tanto ao nível do usuário, como ao nível dos tomadores de decisão. Tendo em vista esse estudo piloto, o presente trabalho, considerando a subjetividade envolvida, principalmente nas medidas de uso racional, analisou a metodologia empregada e buscou aspectos que podem ser melhorados ao aplicá-la em maior escala ou em estudos posteriores. Em primeiro lugar, foi feita uma avaliação do sistema de monitoramento utilizado e averiguada sua precisão para categorizar os usos finais, uma vez que o sistema de monitoramento empregado não fazia medição individualizada por equipamento, mas sim em um único ponto de água de cada residência. Em segundo lugar, foram utilizados modelos conceituais acerca do consumo, para embasar sugestões de aprimoramento de um roteiro de entrevista utilizado na pesquisa da UFBA, para levantar informações sobre os hábitos de usos de água nas residências. Além de disso, foram feitas sugestões de medidas de uso racional, com base na análise pormenorizada do consumo das residências estudadas, e no estudo de como se deu a evolução das tarefas domésticas ao longo do tempo, em relação ao uso de água. Por fim, foi feita uma discussão sobre a possibilidade de se adotar um padrão único de consumo de água. Como resultados, foi observado que a grande variabilidade dos dados de consumo interferiu na credibilidade dos resultados encontrados com o software utilizado na etapa de pré-processamento para categorização dos usos finais de água (Trace Wizard®), em algumas casas as medidas de precisão e sensibilidade foram inferiores a 50%, mostrando que as respostas obtidas podem não corresponder fielmente à realidade. Foi observado que o pré-processamento tendia a aumentar o volume, a duração e as vazões de usos, dando a impressão de que o consumo era maior do que o cenário real. Quanto ao uso racional de água, foi observado que práticas como circular calçado dentro de casa (o que aumenta a necessidade de faxinas) e não ter ergonomia adequada nas práticas cotidianas, por exemplo, ao lavar roupas no chuveiro com baldes, ser necessário ficar agachado e com isso não conseguir manusear com facilidade o registro do chuveiro, são geradoras de desperdícios. Também foi observado que a evolução das práticas de consumo de água em geral não tendeu a favorecer o uso racional. Por fim, verificou-se que a busca por um padrão único de consumo de água residencial não é viável devido às grandes variabilidades observadas nesse consumo, mesmo em áreas com características semelhantes.


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  • This thesis examines a demand management framework pilot study in low-income households in Salvador, Bahia. This pilot study was carried out as part of a research project at the Federal University of Bahia - UFBA, which aimed at the demand management subsidiary, both at the user and decision-maker levels. Considering this pilot study, the current work analyzed the methodology used and looked for aspects that could be improved when applying this methodology on a larger scale or in future studies, with a focus on the subjectivity involved primarily in the measures of rational use. To begin, the monitoring system was evaluated, and its accuracy was verified to categorize the final uses because the monitoring system did not enforce it by equipment, but rather at a single water point in each household. Second, consumption conceptual models were used to support suggestions for improving an interview script used in the UFBA survey to collect information about household water use habits. Furthermore, rational use measures were proposed based on a detailed analysis of consumption in the studied households, but no study on how household chores evolved over time in relation to water use was conducted. Finally, a discussion was held about the possibility of adopting a single water consumption standard. As a result, it was observed that the great variability of consumption data interfered with the credibility of the results found with the software used in the pre-processing stage to categorize the final uses of water (Trace Wizard®), in some houses the measures of precision and sensitivity were less than 50%, showing that the answers obtained may not correspond faithfully to reality. It was discovered that pre-processing increased the volume, duration, and throughput of uses, giving the impression that consumption was higher than it was. In terms of water conservation, it was discovered that practices such as circulating shoes indoors (which increases the need for cleaning) and failing to incorporate adequate ergonomics into daily practices, for example, when washing clothes in the shower with buckets, having to be crouched down and thus not being able to easily handle the shower valve, generate waste. It was also discovered that the general evolution of water consumption practices did not favor rational use. Finally, it was discovered that the search for a single standard of residential water consumption is impractical due to the wide variation observed in this consumption, even in areas with similar characteristics

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  • FABIANA GOMES DOS PASSOS
  • Modelo multiobjetivo baseado em programação por metas associado com o não-arquimediano infinitesimal: caso de estudo aplicado no setor agrícola.

  • Orientador : CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANA PAULA CABRAL SEIXAS COSTA
  • DANIEL PACHECO LACERDA
  • ELIANE GONÇALVES GOMES
  • MARIANA RODRIGUES DE ALMEIDA
  • ADEMAR NOGUEIRA DO NASCIMENTO
  • CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • Data: 07/07/2022

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  • Diante da importância da agricultura brasileira para economia nacional e do crescimento da produção de manga no setor de fruticultura irrigada do Vale do São Francisco (Região Nordeste, Brasil), a avaliação de eficiência técnica e do conjunto de soluções não dominadas representa um potencial de melhoria da alocação de recursos produtivos. Este trabalho apresenta um modelo multiobjetivo (Improved Weighted Goal Programming model - Multiple Criteria Data Envelopment Analysis, IWGP – MCDEA), baseado na Programação por Metas (GP) e associado ao não-Arquimediano infinitesimal (NAI,𝜀), que visa superar as deficiências da Análise Envoltória de Dados (DEA) clássica (baixo nível de discriminação entre as DMUs e a distribuição irrealistas dos pesos), sendo capaz de ser aplicado em situações reais como na fruticultura irrigada (IWGP – MCDEA – retorno variável de escala BCC). O caso de estudo compreendeu uma empresa do ramo agrícola de exportação localizada no Vale do São Francisco. O desempenho do modelo multiobjetivo proposto (IWGP - MCDEA) foi comparado ao modelo clássico da DEA baseado no retorno variável de escala (BCC) e ao método de programação por metas do tipo soma ponderada (Weighted Goal Programming, WGP - MCDEA). A análise dos resultados envolveu o uso de métricas estatísticas (p-valor, Teste de Correlação de Spearman e Coeficiente de Variação) que mostraram o melhor desempenho na discriminação das Unidades Tomadoras de Decisão (DMUs) a partir da inclusão do NAI. Para análise de sensibilidade foi utilizado o Coeficiente de Variação que definiu a estabilidade para os pesos de cada critério (input/output). O modelo proposto é capaz de superar as deficiências associadas a DEA clássica e oferece a possibilidade de melhoria da competitividade da empresa através do aumento de produtividade a partir da redução dos custos de insumos. Uma etapa adicional compreendeu a aplicação de uma técnica clássica de agrupamento não hierárquico (Fuzzy C-Means, FCM) visando o reconhecimento de grupos e padrões de DMUs a partir dos respectivos inputs e outputs. Os resultados obtidos por esta técnica de aprendizado não supervisionado demonstraram consistência em relação ao reconhecimento/identificação de DMUs eficientes obtido pelo método proposto (IWGP-MCDEA).


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  • In view of the growth of fruit production in the São Francisco Valley (Brazil), the evaluation of technical efficiency represents a potential for improving the allocation of productive resources. This work presents a multi-objective model (Improved Weighted Goal Programming model - Multiple Criteria Data Envelopment Analysis, IWGP - MCDEA), based on Goal Programming (GP) and associated with the infinitesimal non-Archimedean (NAI,ε) which aims to overcome the deficiencies of the classic Data Envelopment Analysis (DEA) (low level of discrimination between the DMUs and the distribution of unrealistic weights), being able to be applied in real situations such as in irrigated fruit growing (IWGP - MCDEA - variable return of BCC scale). The case study comprised an agricultural export company located in São Francisco Valley (Northeast region of Brazil). The performance of the proposed multiobjective model (Improved Weighted Goal Programming model - Multiple Criteria Data Envelopment Analysis, IWGP - MCDEA) was compared to the classic Data Envelopment Analysis (DEA) model based on the Variable Return to Scale (BCC) and the weighted sum goal programming (WGP - MCDEA) model. The analysis of the results involved the use of statistical metrics (p-value, Spearman’s Correlation Test and coefficient of variation) which showed the best performance in discrimination Decision Making Units (DMU’s) through the inclusion of NAI. The sensitivity analysis associated with the stability of the weights of each input/output was performed through the coefficient of variation. The proposed model is capable of overcoming the deficiencies associated with classical DEA and provides the possibility of improving the company's competitiveness by increasing productivity from the reduction of input costs. An additional step comprised the application of a classical technique of non-hierarchical clustering (Fuzzy C-Means, FCM) aiming at the recognition of clusters and patterns of DMUs from their respective inputs and outputs. The results obtained by this unsupervised learning technique demonstrated consistency in relation to the recognition/identification of efficient DMUs obtained by the proposed method (IWGP-MCDEA).

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  • EDSON TETSUO KOGACHI
  • DESENVOLVIMENTO DE INDICADORES DE AVALIAÇÃO DE DESEMPENHO PARA UNIDADES DE EMPACOTAMENTO DE UVAS DE MESA

  • Orientador : MARCELO EMBIRUCU DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADONIAS MAGDIEL SILVA FERREIRA
  • DANIEL PACHECO LACERDA
  • FRANCISCO GAUDENCIO MENDONCA FREIRES
  • Francisco Alves Pinheiro
  • HELINANDO PEQUENO DE OLIVEIRA
  • Data: 21/09/2022

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  • Esta pesquisa propõe métodos para o desenvolvimento de indicadores de avaliação de desempenho para Unidades de Empacotamento de Uvas de Mesa (TGPUs, Table Grape Packaging Units), envolvendo Índices Parciais (PIs) e Índices Globais (GIs), especialmente concebidos para nortear diretrizes empresariais, almejando a excelência operacional. Foram desenvolvidos PIs de desempenho a partir de indicadores relacionados a eficiência de unidades produtivas (obtidas por Análise Envoltória de Dados ou Data Envelopment Analysis - DEA), combinações lineares das especificações de conformidades (analisadas por Análise de Componentes Principais ou Principal Component Analysis - PCA), quantificação do lote, cumprimento do programa no prazo estabelecido e medição do tempo de execução do lote. Estes indicadores estão relacionados aos objetivos de desempenho da produção, quais sejam, respectivamente, custo, qualidade, flexibilidade, confiabilidade e velocidade. Na sequência, visando integrar os PIs, foram concebidos GIs por meio de diferentes combinações de procedimentos (de normalização, ponderação e agregação) e mediante a aplicação de Cluster Analysis (CLA, análise de agrupamento) de GIs plausíveis, as TGPUs foram classificadas. Com base na avaliação dos índices de desempenhos desenvolvidos e técnicas de benchmarking, foram propostas diretrizes para a excelência operacional de TGPUs. Como resultado deste estudo, quanto aos PIs, destaca-se que os índices de confiabilidade, flexibilidade e velocidade apresentaram uma correlação negativa com os índices de qualidade, no entanto, com os índices de custos, as correlações se manifestaram positivas. Com relação aos GIs, exceto os PIs de qualidade que apresentaram correlações irrelevantes com o GI, todos os outros PIs ficaram diretamente correlacionados. Assim, o método desenvolvido foi capaz de extrair as principais peculiaridades gerenciais a partir dos indicadores de desempenho, quais sejam, custo, qualidade, velocidade, flexibilidade e confiabilidade, bem como, relacionadas aos GIs de TGPUs do Vale Submédio São Francisco (VSSF), onde os modelos foram verificados. Com as recomendações propostas, é possível potencializar o alcance dos objetivos de desempenho para o negócio, e orientar ações cada vez mais consistentes para a conquista de boas práticas de gestão e da excelência empresarial. Por fim, como perspectivas e desafios futuros, espera-se motivar outros estudos comparativos de desempenho de unidades de produção de produtos agrícolas como queijo, leite, café, vinho, entre outros, onde os produtores também costumam estar organizados em cooperativas e priorizam o desenvolvimento da região por meio da cooperação.


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  • This research proposes methods for the development of performance evaluation indicators for Table Grape Packaging Units (TGPUs), involving Partial Indexes (PIs) and Global Indexes (GIs), specially designed to orient business guidelines, aiming at operational excellence. Performance PIs were developed from indicators related to the efficiency of production units (obtained by Data Envelopment Analysis - DEA), linear combinations of compliance specifications (analyzed by Principal Component Analysis or Principal Component Analysis - PCA), batch quantification, program compliance within the established deadline and batch execution time measurement. These indicators are related to production performance objectives, which are, respectively, cost, quality, flexibility, reliability and speed. Subsequently, aiming to integrate the PIs, GIs were conceived using different combinations of procedures (normalization, weighting and aggregation) and through the application of Cluster Analysis (CLA, cluster analysis) of plausible GIs, the TGPUs were classified. Based on the evaluation of the performance indexes developed and benchmarking techniques, guidelines were proposed for the operational excellence of TGPUs. As a result of this study, regarding the PIs, it is highlighted that the reliability, flexibility and speed indexes showed a negative correlation with the quality indexes, however, with the cost indexes, the correlations were positive. With respect to GIs, except for the quality PIs that presented irrelevant correlations with the GI, all the other PIs were directly correlated. Thus, the method developed was able to extract the main managerial peculiarities from the performance indicators, namely, cost, quality, speed, flexibility and reliability, as well as related to the GIs of TGPUs of the Vale Submédio São Francisco (VSSF), where these models were verified. With the proposed recommendations, it is possible to enhance the achievement of performance objectives for the business, and guide increasingly consistent actions to conquest good management practices and business excellence. Finally, as perspectives and future challenges, it is expected to motivate other comparative studies of the performance of production units of agricultural products such as cheese, milk, coffee, wine, among others, where producers are also usually organized in cooperatives and prioritize the development of the region through cooperation.

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  • GABRIELA BRASIL ROMÃO VELOSO
  • ESTUDO DE SEGURANÇA DE LÍQUIDOS IÔNICOS PRÓTICOS À SAÚDE HUMANA: UMA ALTERNATIVA AOS SOLVENTES CONVENCIONAIS.

  • Orientador : MIGUEL ANGEL IGLESIAS DURO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Mariana Rillo Sato
  • João Augusto Oshiro
  • ELIANE TROVATTI
  • MIGUEL ANGEL IGLESIAS DURO
  • REBECCA DA SILVA ANDRADE
  • Data: 03/10/2022

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  • Líquidos iônicos são sais orgânicos não voláteis que, em condições normalizadas, permanecem em estado líquido e são compostos por cátions orgânicos e ânions orgânicos ou inorgânicos. Apresentam uma vasta aplicação industrial e perfil sustentável e, geralmente, são chamados de“solventes verdes”, porém, apesar desta denominação, ainda há informações insuficientes sobre seus aspectos relacionados à sua toxicidade ao meio ambiente e aos seres humanos. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar os aspectos toxicológicos de alguns líquidos iônicos através de bioensaios in vitro, além de tentar compreender seus efeitos em células, buscando possíveis aplicações biológicas. Para isso foram sintetizados dezessete líquidos iônicos próticos e analisados em ensaios in vitro de: citotoxicidade em células metabolizadoras (HepG2) e células de pele (HaCat e HDFa); de observação morfológica de células HaCat em exposição a esses líquidos; e de irritação ocular em membrana cório-alantóide de ovos fecundados de galinha (HET-CAM). Visando estudar uma possível aplicação biológica, o potencial de cicatrização em células HDFa também foi avaliado. Os resultados obtidos foram promissores, uma vez que, em geral, os líquidos mostraram baixo efeito citotóxico, obtendo valores de CI50 entre 8 e 390 mM, aproximadamente. Além disso, foi possível observar seu efeito sobre as células, ocasionando aumento ou diminuição de volume e/ou ruptura da membrana celular em linhagem HaCat, devido à pressão osmótica. O ensaio de irritação ocular demonstrou que os líquidos iônicos compostos de ácido cítrico, não ocasionaram irritação ocular, enquanto treze deles foram caracterizados como irritantes leves ou moderados, sendo possível sugerir, baseando-se neste teste, a sua utilização com segurança em organismos vivos, apesar de haverem ressalvas. Também foi possível confirmar, a partir de uma análise quantitativa pelo software ImageJ, a classificação de irritação ocular a partir da análise das imagens em escala de cinza. Além disso, nenhuma amostra testada foi capaz de impedir o processo de cicatrização avaliado in vitro, sendo este mais um indício de segurança e, ainda, o líquido iônico composto por ácido oxálico se destacou por ser capaz de favorecer a proliferação celular. Portanto, foi possível concluir que os líquidos iônicos próticos avaliados neste trabalho são, de maneira geral, seguros, menos tóxicos às células humanas do que solventes convencionalmente usados e os resultados coletados contribuem significativamente com a ciência, pois indicam parâmetros de segurança destes compostos, relacionados às suas características químicas e concentrações e reforçam a necessidade da continuidade destes estudos. Também, neste trabalho, sugere-se um novo rumo das pesquisas empregando líquidos iônicos próticos, buscando efeitos biológicos para os mesmos.


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  • Ionic liquids are non-volatile organic salts that, under standardized conditions, remain in a liquid state and are composed of organic cations and organic or inorganic anions. They have a wide industrial application and sustainable profile and, generally, they are called as "green solvents", however, despite this denomination, there is insufficient information about their aspects related to their toxicity to the environment and to humans. In this context, this work aimed to evaluate the toxicological aspects of some ionic liquids through in vitro bioassays, inaddition to trying to understand their effects on cells, seeking possible biological applications. For this purpose, seventeen protic ionic liquids were synthesized and analyzed by in vitro assays of: cytotoxicity in metabolizing cells (HepG2) and skin cells (HaCat and HDFa); morphological observation of HaCat cells exposed to these liquids; and eye irritation in chicken egg's chorioallantoic membrane (HET-CAM). In order to study a possible biological application, the wound healing potential in HDFa cells was also evaluated. The results obtained were promising, since, in general, the ionic liquids showed a low cytotoxic effect, obtaining IC50 values between 8 and 390 mM, approximately. In addition, it was possible to observe its effect on cells, causing an increase or decrease in volume and/or rupture of cell membrane in HaCat cells, due to osmotic pressure. The eye irritation test showed that the ionic liquids composed of citric acid did not cause eye irritation, while thirteen of them were characterized as mild or moderate irritants, and it is possible to suggest, based on this test, their safe use in living organisms, although there are reservations. It was also confirmed, from a quantitative analysis by the ImageJ software, the classification of eye irritation by the analysis of grayscale images. In addition, no sample tested was able to prevent the healing process evaluated in vitro, which is another indication of safety and, still, the ionic liquid based on oxalic acid stands out for being able to improve cell migration. Therefore, it was possible to conclude that the protic ionic liquids evaluated in this work are, in general, safe, less toxic to human cells than conventionally used solvents and the collected results contribute significantly to science, as they indicate safety parameters of these compounds, related to their chemical characteristics and concentrations and reinforce the need to continue these studies. Also, in this work, a new direction of research is suggested using protic ionic liquids, seeking biological effects for them.

     

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  • JOSE AIRTON DE MATTOS CARNEIRO JUNIOR
  • Desenvolvimento de Sistema Contínuo para Torrefação de Biomassa para Fins Energéticos.

  • Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDNILDO ANDRADE TORRES
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • André Luiz Amarante Mesquita
  • HELOYSA MARTINS CARVALHO ANDRADE
  • Jorge José Gomes Martins
  • ELECTO EDUARDO SILVA LORA
  • CARINE TONDO ALVES
  • Data: 18/11/2022

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  • O grande potencial do processo de torrefação tem chamado a atenção da academia e de diferentes setores da indústria, com fins de geração e melhoramento energético da biomassa in natura como alternativa à diversificação ao uso de combustíveis fósseis. No entanto, o avanço tecnológico da torrefação de biomassa na literatura acadêmica apresenta uma lacuna a ser preenchida quando se trata de escala comercial ou industrial. Neste trabalho, foi analisada a partir da análise bibliométrica e prospecção patentária as principais redes de colaboração entre autores, instituições e países que desenvolvem alguma atividade científica na área de torrefação. Em seguida, foram realizados experimentos num torrefador laboratorial, em batelada, analisando os efeitos das características intrínsecas da biomassa de Prosopis juliflora (P.juliflora - Algaroba) pós-torrefação, tais como o balanço de massa, análise imediata, análise elementar, composição inorgânica, parâmetros cinéticos, composição inorgânica e densidade energética. A partir disso, foi desenvolvido, construído e validado um sistema contínuo de torrefação de biomassas, baseado em modelo de cálculo derivado do estado da arte da tecnologia de transportadores helicoidais especiais, com capacidade nominal de 15 kg/hora para biomassas lenhosas; com monitoramento da temperatura realizado por supervisório desenvolvido a partir de componentes de hardware e software Arduino. A validação do sistema contínuo de torrefação, ocorreu a partir de testes de aquecimento das unidades de secagem, aquecimento e torrefação, relatórios de aquecimento por unidade do sistema e ensaios experimentais com a biomassa P.juliflora a temperaturas de 200, 250 e 300 °C, realizados em duplicata , e caracterizada quanto à análise imediata, análise elementar e poder calorífico. O sistema contínuo de torrefação com transportadores helicoidal validado, a aplicação de software e hardware livres e o uso de biomassa regional objetivaram contribuir no escopo tecnológico e acadêmico do setor de torrefação, na inserção de tecnologias relacionadas ao conceito de indústria 4.0 e na diversificação de matérias-primas para geração de energia de biomassa em regiões mais isoladas e, indiretamente, auxiliar na tomada de decisões político-técnico-administrativas.


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  • The great potential of the torrefaction process has drawn the attention of academia and different sectors of the industry, with purposes for generating and processing energy from in natura biomass as an alternative to diversifying the use of fossil fuels. However, the technological advancement of biomass torrefaction scale presents a commercial gap in the accessible literature when it comes to commercial or industrial scale treatment. In this work, the activity of bibliometrics and prospection was initiated as the main collaborative networks of authors, institutions and countries working in the scientific area of torrefaction. In analysis, experiments were carried out in a laboratory torrefactor, in batch, analyzing the effects of the intrinsic characteristics of the biomass of Prosopis juliflora (P.juliflora - Algaroba) posttorrefaction, such as the mass balance, followed immediately, elemental, inorganic analysis, energetic parameters, inorganic composition and density. Based on this, a continuous biomass torrefaction system was developed, built and validated, based on a state-of-the-art derivative model of special helicoidal technology, with a nominal capacity of 15 kg/hour for woody biomass; temperature monitoring performed by a supervisory developed from Arduino hardware and software components. The validation of the torrefaction system occurred from tests of torrefaction and torrefaction unit tests, the system unit set and continuous experimental reports with a P.juliflora biomass at temperatures of 200, 250 and 300 °C, carried out in duplicate , and as for immediate analysis, elemental analysis and calorific value. The continuous torrefaction system with validated conveyors, free software and hardware and the use of biomass aimed to contribute to the technological scope and application of the sector, in the insertion of technologies related to the concept of industry 4.0 and in the diversification of raw materials for
    generating energy from biomass in more isolated regions and, indirectly, assisting in political-technicaladministrative decision-making.

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  • Rodrigo Lima Meira
  • MODELAGEM RIGOROSA EM REGIME DINÂMICO E CONTROLE PREDITIVO DE SISTEMAS DE TRANSPORTE DE FLUIDOS COMPRESSÍVEIS INTEGRADOS A COMPRESSORES CENTRÍFUGOS.

  • Orientador : RICARDO DE ARAUJO KALID
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
  • RICARDO DE ARAUJO KALID
  • JULIO ELIAS NORMEY RICO
  • FERNANDO LUIZ PELLEGRINI PESSOA
  • Argimiro Resende Secchi
  • Darci Odloak
  • Data: 22/11/2022

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  • Com o aumento da demanda energética mundial, o gás natural tem despontado dentre os combustíveis fósseis por ter um menor impacto ao meio ambiente, melhor eficiência energética, e ser facilmente distribuído via redes de dutos. Assim, com o objetivo de torná-lo mais competitivo, muitos trabalhos na literatura vêm desenvolvendo técnicas para prever o comportamento do gás nas redes de distribuição. Apesar disso, um tema ainda em aberto nessas pesquisas é a implementação de métodos mais rigorosos na modelagem dos compressores centrífugos em redes de distribuição. Estes equipamentos são essenciais à operação do sistema, principalmente em trabalhos de otimização e controle, uma vez que são responsáveis por inserir graus de liberdade à operação, ao passo que obedeça os limites físicos e econômicos do processo. Destas restrições, a linha de surge se destaca por estar localizada no ápice da eficiência isentrópica do compressor, mas também limita a estabilidade do processo de compressão. Com base nisso, este trabalho contribui ao descrever o mapa do compressor por um modelo fenomenológico capaz de abarcar a não idealidade do gás escoado. Assim, as contribuições desta tese podem ser resumidas como: (i) avaliar o impacto do modelo fenomenológico dos sistemas de compressão tanto na simulação transiente das redes quanto no controle dos sistemas de compressão, (ii) analisar a influência das equações de estado nas simulações bem como seu impacto nos estados transientes do mapa do compressor, (iii) propor estratégias de controle dos sistemas de compressão tanto em sistemas de parâmetros concentrados quanto distribuídos com a predição não linear da curva de surge. As simulações em malha aberta mostraram uma influência significativa da modelagem do sistema de compressão (fenomenológico ou por interpolação, e equações de estado) tanto na vazão mássica, quanto na pressão de descarga da rede, além disso, foi observado um impacto significativo dessas hipóteses nas restrições de prevenção ao surge, o que posteriormente se mostrou relevante para a eficiência do processo nas simulações em malha fechada. Além disso, foi proposta uma estratégia de controle IHMPC com o modelo estendido com garantia de factibilidade via variáveis de folga para o controle dos sistemas de compressão. Esta estratégia se mostrou promissora quando comparada a um NMPC convencional por possuir uma resposta similar, mas com um tempo computacional expressivamente inferior. Além disso, a lei de controle proposta se mostrou eficiente em controlar o sistema não linear enquanto mantém o processo em condições seguras, tanto na simulação do controle em tanto no modelo de parâmetros concentrados quanto no modelo de parâmetros distribuídos, assim, se apresentando com uma boa opção para implementação in loco.




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  • With the worldwide increase in energy demand, natural gas has emerged among other fossil fuels. Once it has a lower environmental impact and a better energetic efficiency, pipeline networks can distribute it. Thus, many authors have developed techniques to predict network gas behavior to increase process performance and competitiveness. Despite that, the usage of more complex centrifugal compressors for network modeling is lacking in the literature. Such equipment plays a pivotal role in network optimization and control applications once they provide degrees of freedom and limits the compressor map process. Of such limits, the most significant one is the surge line, which coincides with the maximum isentropic efficiency and limits the process to stable conditions. From these assumptions, this work contributes by describing the compressor map using a phenomenological model able to predict the gas properties with an equation of state. Thus, the pivotal contributions in this thesis can be summarized as follows: (i) to evaluate the influence of the phenomenological compressor map approach in natural gas network transient simulation and compression systems control, (ii) to analyse the influence on the equation of states in simulations, as well, in the transient states of compressor map, and (iii) to propose surge avoidance control strategies for the compression systems in both lumped parameters and distributed parameters models. The open-loop simulations showed a significant impact of the modeling hypotheses (compression system model and equations of state) on the mass flow and the discharge pressure of the network. In addition, a significant impact of these hypotheses on the surge avoidance constraints was observed, which later proved to be relevant for the efficiency of the process in closed-loop simulations. In addition, an IHMPC with the extended model strategy was proposed with feasibility assurance via slack variables to control compression systems. This strategy proved to be promising compared to a conventional NMPC by having a similar response to it but a significantly lower computational time. In addition, the proposed control law is efficient in simulations of the control of systems while keeping the process in safe conditions in both modelings: lumped and distributed parameters, thus presenting itself as a good option for in loco implementation.

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  • MARIA LIVIA DA SILVA COSTA
  • ANÁLISE DO CONFORTO TÉRMICO UTILIZANDO A VENTILAÇÃO NATURAL E DO CONSUMO DE ENERGIA COM O USO DO AR CONDICIONADO: O Caso da Faculdade de Arquitetura e da Escola Politécnica.

  • Orientador : FRANCISCO GAUDENCIO MENDONCA FREIRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO SANTOS SANCHEZ
  • FRANCISCO GAUDENCIO MENDONCA FREIRES
  • Gustavo Nikolaus Pinto de Moura
  • KLEBER FREIRE DA SILVA
  • MARCIA REBOUCAS FREIRE
  • Roberta Vieira Gonçalves de Souza
  • Data: 09/12/2022

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  • Os edifícios públicos educacionais estão entre os mais importantes tipos de edificações para uma pesquisa sobre sustentabilidade, uma vez que, além de envolver questões sobre qualidade ambiental e eficiência energética, aponta a necessidade de ser um ambiente saudável, produtivo e sobretudo educador. Esta pesquisa teve por objetivo questionar as razões para a instalação de equipamentos de ar condicionados, mesmo em condições econômicas adversas e tendo-se conhecimento das implicações ambientais negativas. Para avaliar o desempenho térmico investigou-se quatro salas de aula e uma sala de professores do edifício da Faculdade de Arquitetura da Universidade Federal da Bahia. No estudo se constata a adequação do partido arquitetônico ao clima onde se insere, e as medições in loco comprovam o potencial da ventilação que chega às janelas das salas analisadas. As avaliações sobre conforto térmico a partir das entrevistas mostraram que 53% das pessoas se sentiam confortáveis. No entanto, foi verificado o precário estado de conservação das esquadrias, o que compromete a captação da ventilação natural, prejudicando a devida operação das esquadrias e consequentemente o desempenho térmico da edificação. Para avaliar os aspectos do consumo do ar condicionado e da gestão de energia na Universidade, investigou-se duas de suas unidades, a Escola Politécnica e a Faculdade de Arquitetura. Para isso, foi realizada uma auditoria energética nível I. Foram coletados e analisados dados sobre o consumo de energia entre os anos de 2013 e 2018. Como resultado do estudo encontrou-se o indicador de uso de energia, que corresponde na Escola Politécnica a 58 kWh/m2 /ano e na Faculdade de Arquitetura de 40 kWh/m2 /ano. Quanto a representação do consumo de energia relativa ao uso do ar condicionado, observou-se 36% na Escola Politécnica e 19% na Faculdade de Arquitetura. Esta pesquisa contribuiu para se obter índices de eficiência energética, que podem ser utilizados para comparar com outras universidades e para a própria UFBA. Esse estudo chama atenção para o importante papel educador da universidade quanto a redução do consumo de energia, para do impacto da tomada de decisão dos gestores no aprimoramento da operação e manutenção dos edifícios universitários, para a redução do uso intensivo de aparelhos de condicionadores artificiais de ar, em detrimento do investimento em projetos que priorizem a ventilação natural e as boas condições de operação das esquadrias.


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  • Public educational buildings are among the most important types of buildings for research on sustainability, since, in addition to involving issues of environmental quality and energy efficiency, it points to the need to be a healthy, productive and, above all, educational environment. This research aimed to question the reasons for installing air conditioning equipment, even in adverse economic conditions and having knowledge of the negative environmental implications. To evaluate the thermal performance, 4 classrooms and a teacher's room in the building of the Faculty of Architecture of the Federal University of Bahia were investigated. In the study, the adequacy of the architectural design to the climate where it is inserted is verified, and the in loco measurements prove the potential of the ventilation that reaches the windows of the analyzed rooms. The assessments on thermal comfort from the interviews showed that 53% of the people felt comfortable. However, the precarious state of conservation of the frames was verified, which compromises the capture of natural ventilation, impairing
    the proper operation of the frames and consequently the thermal performance of the building. To assess aspects of air conditioning consumption and energy management at the University, two of its units, the Polytechnic School and the Faculty of Architecture, were investigated. For this, a level I energy audit was carried out. Data on energy consumption between the years 2013 to 2018 were collected and analyzed. As a result of the study, the energy use indicator was found, which corresponds to 58 in the Polytechnic School. kWh/m2 /year and at the Faculty of Architecture of 40 kWh/m2 /year. As for the representation of energy consumption related to the use of air conditioning, 36% were observed in the Polytechnic School and 19% in the Faculty of Architecture. This research contributed to obtain energy efficiency indices, which can be used to compare with other universities and for UFBA itself. This study draws attention to the important educational role of the university in terms of reducing energy consumption, to the impact of managers' decision-making in improving the operation and maintenance of university buildings, to reducing the intensive use of artificial air conditioners. air, to the detriment of investment in projects that prioritize natural ventilation and good operating conditions for the frames.

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  • LUIZA ZENEIDE SANTANA REQUIÃO DE SOUZA
  • ANÁLISE DE RISCO DE ÁREAS INDUSTRIAIS CONTAMINADAS POR METAIS PESADOS NO ESTADO DA BAHIA: O CASO MINERAÇÃO E METALURGIA DO CHUMBO.

  • Orientador : LUIZ ROGERIO PINHO DE ANDRADE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Carlos José Sousa Passos
  • LUIZ GONZAGA SANTOS SOBRAL
  • LUIZ ROGERIO PINHO DE ANDRADE LIMA
  • RITA DE CASSIA FRANCO REGO
  • VERSIANE ALBIS LEÃO
  • Data: 15/12/2022

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  • As atividades de mineração de Pb-Zn, e metalurgia de Pb ocorridas nos interiores do Estado da Bahia, por mais de três décadas, deixaram solos contaminados com metais pesados que podem acarretar risco à saúde humana e ao meio ambiente na região ao redor dessas antigas indústrias. Este estudo tem como objetivo principal a análise de risco ao meio ambiente e à saúde humana nas áreas industriais contaminadas por metais pesados no Estado da Bahia. Os dados de três estudos de concentração foram usados nesta avaliação, e uma análise geoestatística identificou teores elevados de elementos potencialmente tóxicos (i.e., Pb, Cd e Zn) nestes locais, ultrapassando os limites regulamentares para solo industrial, o que corroboram os resultados das análises de poluição e risco ecológico. Os resultados mostram que o risco de doenças pela contaminação do solo por Pb é muito alto para as crianças e moderadamente alto para os adultos que vivem ao redor da antiga fundição em Santo Amaro, Bahia. A usina da mineração produzia cerca de 4,5 toneladas de rejeito que eram dispostos numa barragem. A análise de risco por metais pesados do rejeito mostrou que o Pb, Cd e Zn contribuíram para um índice de poluição elevado e o Pb e Cd para um potencial desenvolvimento de doenças não cancerígenas. Uma análise de risco à saúde humana e ao meio ambiente também foi realizada em torno de uma produção artesanal de cerâmica no interior do Estado da Bahia. Os indicadores de risco ecológico e de saúde mostraram elevados valores de contaminação do solo por Pb próximos as olarias, e o risco ambiental e de saúde humana nessas áreas industriais e de produção artesanal mostrou que mais de 17000 pessoas estão expostas ao risco de solos contaminados por chumbo no Estado da Bahia.


  • Mostrar Abstract
  • The Pb-Zn mining and Pb metallurgy activities that took place in the interior of Bahia State for more than three decades left soils contaminated with heavy metals that can pose risks to human health and the environment in the region around these former industries. The main objective of this study is to analyze the risk to the environment and human health in industrial areas contaminated by heavy metals in the State of Bahia. Data from three concentration studies were used in this assessment, and a geostatistical analysis identified high levels of potentially toxic elements (i.e., Pb, Cd, and Zn) at these sites, exceeding the regulatory limits for industrial soil, which corroborate the results of the pollution and ecological risk analyses. The results show that the risk of disease from Pb soil contamination is very high for children and moderately high for adults living around the old smelter in Santo Amaro, Bahia. The mining plant produced about 4.5 tons of tailings that were disposed of in a dam. The heavy metal risk analysis of the tailings showed that Pb, Cd and Zn contributed to a high pollution index and Pb and Cd to a potential development of non-carcinogenic diseases. A risk analysis for human health and the environment was also performed around an artisanal ceramic production in the interior of Bahia State. The ecological and health risk indicators showed high values of soil contamination by Pb near the potteries, and the environmental and human health risk in these industrial and artisanal production areas showed that more than 17000 people are exposed to the risk of lead contaminated soil in the state of Bahia.

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  • NATHÁLIA FREITAS FREIRE
  • DEVELOPMENT OF BIOBASED POLYMERIC NANOPARTICLES CONTAINING ACTIVE PHARMACEUTICAL INGREDIENTS FOR ANTICANCER APPLICATION.

  • Orientador : ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO FRANCISCO OESCHSLER
  • ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
  • Guillermo Velasco Diaz
  • ISLANE DO ESPÍRITO SANTO
  • JOYCE BATISTA AZEVEDO
  • RAQUEL DE MELO BARBOSA
  • ROSANA LOPES LIMA FIALHO
  • Data: 21/12/2022

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  • Os óleos vegetais são potenciais substitutos dos derivados de petróleo, sendo uma alternativa limpa, ambientalmente amigável e de alta disponibilidade. Os produtos químicos derivados de biomassa podem ser convertidos em monômeros com estruturas únicas e novas propriedades. O ácido 10-undecenoico, derivado do óleo de rícino, apresenta-se como um potencial material para a preparação de ésteres que podem ser transformados em polímeros biodegradáveis. Esse projeto de pesquisa objetiva estudar a síntese ecaracterização física, química e biológica de nanopartículas poliméricas, derivadas de fontes renováveis, contendo insumos farmacêuticos ativos (APIs) para aplicação biomédica. Na primeira etapa do trabalho, obteve-se o encapsulamento da ftalocianina de zinco (ZnPc) em nanopartículas de poli(thioether-ester) (PTEe) por polimerização em miniemulsão in situ via tiol-eno utilizando monômero α-ω-dieno diester de base biológica (produzido por esterificação de ácido 10-undecenóico e 1,3- propanodiol). Dois tipos de tiois, 1,4-butanoditiol e 3-mercaptopropionato, foram empregados como co-monômeros. As nanopartículas de PTEe contendo ZnPc apresentaram um diâmetro médio entre 122-145 nm e alta eficiência de encapsulamento (> 95%). As análises mostraram que não houve interação significativa entre a substância e a cadeia polimérica, indicando que o ZnPc está disperso na matriz. O perfil de liberação do ZnPc apresentou um efeito burst inicial seguido de uma taxa de liberação lenta. Os estudos de citotoxicidade revelaram que as nanopartículas não causam danos hemolíticos e apresentaram efeito fototóxico em células de câncer de mama. Na segunda etapa do trabalho, extrato completo de Cannabis foi encapsulado em nanopartículas poliméricas de PTEe pelas técnicas de miniemulsão in situ e evaporação de solvente, utilizando o monômero 1,3-propylene diundec-10-enoate. O extrato de Cannabis foi caracterizado por cromatografia gasosa. As nanopartículas produzidas foram caracterizadas através de análises de diâmetro de partícula, FTIR, DSC, TGA, microscopia eletrônica e eficiência de encapsulamento. Estudos de citotoxicidade, hemólise, apoptose e potencial de membrana foram realizados para analisar o possível potencial das nanopartículas em terapia anticancerígena. Com alta eficiência de encapsulamento (> 97%) e diâmetro médio entre 91 e 229 nm, o encapsulamento do extrato em nanopartículas de PTEe foi eficiente para estimular um efeito citotóxico nas células de câncer de melanoma.


  • Mostrar Abstract
  • Vegetable oils are potential substitutes for petroleum derivatives, as they present themselves as a clean and environmentally friendly alternative and are available in high quantities at relatively low prices. Biomass-derived chemicals can be converted into monomers with unique structures, generating materials with new properties. Methyl 10-undecenoic acid, a castor oil derived, was shown to be a suitable starting material for the preparation of esters with alkene groups that can be lead in biodegradable polymers. The main objective of this research work is the study of the synthesis and physical, chemical, and biological characterization of polymeric particles derived from renewable sources, containing active pharmaceutical ingredients (APIs) for biomedical application. At the first step of the work, the encapsulation of zinc phthalocyanine (ZnPc) in poly(thioether-ester) (PTEe) nanoparticles via thiol-ene miniemulsion polymerization using a biobased α-ω-diene diester monomer (made by esterification of 10-undecenoic acid and 1,3- propanediol, derived from castor oil) was obtained. Two different thiols were employed as comonomers. ZnPc loaded PTEe nanoparticles presented an average diameter of around 122 - 145 nm and high encapsulation efficiency (> 95%) of ZnPc for both thiols. FTIR and thermal analyses showed that there was no significant interaction between the drug and the polymer, indicating that ZnPc is molecularly dispersed in the polymeric matrix. The ZnPc release profile in the nanoparticles showed an initial burst effect followed by a slow-release rate. Cytotoxicity studies showed that nanoparticles do not cause hemolytic damage and showed phototoxic effect in breast cancer cells at low concentrations of ZnPc. In second step, full-spectrum Cannabis extract was encapsulated in PTEe nanoparticles synthesized by thiol-ene in situ miniemulsion and solvent evaporation technic with the biobased monomer (1,3-propylene diundec-10- enoate). The Full-spectrum Cannabis extract was characterized qualitatively and quantitatively by Gas Chromatography. The nanoparticles produced were characterized by particle size, surface charge, FTIR, DSC, TGA, electronic microscopy and encapsulation efficiency. Also, several in vitro studies as cytotoxicity assay, hemolysis assay, apoptosis, and membrane potential were accomplished to analyze the potential of nanoparticles for anticancer therapy treatments. With high encapsulation efficiency (> 97%) and an average diameter between 91 and 229 nm, the encapsulation of full-Cannabis extract in biobased nanoparticles was efficient to stimulate a cytotoxic effect on cancer cells line.

2021
Dissertações
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  • AMANDA BARRETO SOARES
  • AVALIAÇÃO DO USO DO V2O5 PRODUZIDO PELA VANÁDIO DE MARACÁS (BAHIA) PARA PRODUÇÃO DE ELETRÓLITOS PARA BATERIA REDOX DE VANÁDIO

  • Orientador : LUIZ ROGERIO PINHO DE ANDRADE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIS ALBERTO DANTAS BARBOSA
  • LUIZ GONZAGA SANTOS SOBRAL
  • LUIZ ROGERIO PINHO DE ANDRADE LIMA
  • Data: 12/03/2021

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  • O vanádio é um elemento químico, normalmente encontrado na natureza associados a 65 minerais e depósitos de petróleo. É bastante utilizado na indústria metalúrgica na produção de aços de alta resistência e como catalisadores em reações químicas. A sua forma comercial mais comum é o pentóxido de vanádio, que por sua vez é uma das principais matérias primas na produção de eletrólitos de vanádio utilizados em sistemas bateria redox de vanádio para armazenamento de energia. Dentro dos compostos químicos de vanádio comercializados, o pentóxido de vanádio é o que possui baixo preço de custo, tornando-se assim o favorito na fabricação de eletrólitos de vanádio. O objetivo deste trabalho é avaliar o uso do pentóxido de vanádio produzido na usina da Vanádio de Maracás S/A como matéria-prima na fabricação de eletrólitos de vanádio. Para isso foram realizados testes de espectroscopia de absorção atômica e de desempenho eletroquímico, como voltametria cíclica e carga-descarga. A partir do pentóxido de vanádio da Vanádio de Maracás foram produzidos eletrólitos contendo 0,114 mol L-1 de vanádio e 3 M de H2SO4, com potencial de célula de 1,14 V. Os testes de voltametria cíclica mostraram que no eletrólito negativo as reações de oxirredução entre o par V2+ e V3+ possuem características de um sistema quase-reversível, e no eletrólito positivo as reações entre V4+ e V5+ possuem características de um sistema reversível. Foi observado também que quando adicionado sulfato de sódio e sulfato de magnésio em soluções de 5 M de H2SO4, ocorre a precipitação do pentóxido de vanádio. Nos testes de carga e descarga com o eletrólito contendo 0,114 mol L-1 de vanádio e 3 M de H2SO4 em solução, a bateria alcançou 90,1% de eficiência coulômbica, 98,3% de eficiência de tensão e 88,5% de eficiência energética, comparando-se a outros sistemas de armazenamento de energia desenvolvidos. Após alguns testes de carga e descarga, foi observado forte desgaste nos eletrodos de grafite presentes no interior da célula, comprometendo assim a sua eficiência energética.


  • Mostrar Abstract
  • Vanadium is a chemical element and in vanadium compounds occur naturally in about 65 minerals and in fossil fuel deposits. It is mainly used to produce steel alloys in the metallurgical industry and as catalysts in chemical reactions. It is usually marketed as vanadium pentoxide, which in turn is one of the main raw materials in the production of vanadium electrolytes used in vanadium redox battery systems for energy storage. Among the chemical compounds of vanadium sold, vanadium pentoxide has the lowest cost price, thus becoming the favourite in the manufacturing of vanadium electrolytes. The purpose of this paper is to assess the use of vanadium pentoxide produced at the Vanádio de Maracás S/A (VMSA) plant as a raw material in the manufacture of vanadium electrolytes. Atomic absorption spectroscopy and electrochemical performance tests were carried out in the laboratory, along with analysis of electrolytes by cycle voltammetry and loading-discharge tests. Electrolytes containing 0.114 mol.L-1 vanadium and 3 M H2SO4, and cell potential of 1.14 V, were produced from VMSA vanadium pentoxide. The results of cyclic voltammetry showed that in the V(II)/V(III) electrolyte the oxy-reduction reactions between the pair V2+ and V3+ have characteristics of a quasi-reversible system, and in the V(IV)/V(V) electrolyte the reactions between the pair V4+ an d V5+ have characteristics of a reversible system. It was also observed that when adding sodium and magnesium sulphate in 5 M H2SO4 solutions, there is the precipitation of vanadium pentoxide. In charge-discharge tests with the electrolyte containing 0.114 mol.L-1 vanadium and 3 M H2SO4 in solution, the battery showed 90.1% coulombic efficiency, 98.3% voltage efficiency and 88.5% energy efficiency, compared to other developed energy storage systems. After some charge-discharge tests, strong wear was observed on graphite electrodes, severely compromising the energy efficiency of the cell.

2
  • RAFAEL SANTOS BARBOSA
  • EFEITO DA ADIÇÃO DO GLICEROL NA ELETRODEPOSIÇÃO DO COBRE EM SUBSTRATO DE AÇO.

  • Orientador : MARCIO LUIS FERREIRA NASCIMENTO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCIO LUIS FERREIRA NASCIMENTO
  • CARLOS ALBERTO CALDAS DE SOUSA
  • : Tereza Cristina de Farias Guimarães
  • Guilherme Yuuki Koga
  • Data: 19/03/2021

  • Mostrar Resumo
  • Eletrodepósitos de cobre (Cu) são utilizados para melhorar a resistência à corrosão dos substratos de aço carbono em várias aplicações, principalmente nas indústrias aeronáutica, petrolífera e automotiva. O uso de compostos que aumentam a eficiência da deposição e a resistência à corrosão vem atraindo um crescente interesse acadêmico e industrial. À medida que o estado da arte procura novas fontes na melhoria de processos, a indústria busca soluções para o desenvolvimento sustentável, com intuito de tornar seus procedimentos ecologicamente corretos. A partir de tal viés, foi utilizado o glicerol como aditivo – cuja influência em banhos de cobre ainda é pouco relatada na literatura – e adotada a solução ácida de sulfatos, composta por 0,8 M CuSO45H2O e 0,5 M H2SO4, para efetuar as eletrodeposições. Tal banho vem sendo analisado como alternativa promissora para mitigar danos ambientais e de segurança causados por soluções tradicionais comercializadas pela indústria que, em sua maioria, contêm cianetos. Neste estudo, o efeito do uso do aditivo foi investigado em banhos de eletrodeposição à base de cobre para revestimento em substrato de aço AISI 1010. Eletrodeposições foram realizadas em solução eletrolítica em temperatura ambiente na presença e na ausência do aditivo. A eficiência foi analisada por deposição galvanostática e a resistência à corrosão foi avaliada em testes eletroquímicos e medidas de perda de massa. Foram obtidos cristalitos nanométricos de cobre com média de 30 nm. Os resultados mostraram que a adição do glicerol reduziu em 28% o tamanho dos grãos dos eletrodepósitos de cobre, confirmado por ensaios de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Concluiu-se que houve a formação de fases mais compactas dos depósitos de cobre, que aumentou em aproximadamente 96% a eficiência da eletrodeposição, assim como promoveu a elevação das propriedades de resistência à corrosão dos depósitos. Uma patente, fruto do trabalho desenvolvido, foi depositada no INPI.


  • Mostrar Abstract
  • Copper (Cu) electrodeposits are used to improve the corrosion resistance of carbon steel substrates in various applications, mainly in aeronautical, oil and automotive industries. The use of such compounds that increase deposition efficiency and corrosion resistance has attracted growing academic and industrial interests. As the state of the art seeks new sources of process improvements, industry seeks solutions for sustainable development, with the aim of making its procedures ecologically correct. From such bias, glycerol was used as additive - whose influence in copper baths is still few reported by literature - the acid sulfate solution chosen was composed by 0.8 M CuSO45H2O and 0.5 M H2SO4, and was adopted to perform electrodepositions. Such bath has been analyzed as a promising alternative to mitigate environmental and safety damage caused by traditional solutions proposed by industry which, in their majority, contain cyanides. In this study the effect of such additive was investigated in copper-based electrodeposition baths for coatings on AISI 1010 steel substrate. Electrodepositions were carried out in an electrolyte solution at room temperature, in the presence and absence of additive. The efficiency was analyzed by galvanostatic deposition and the corrosion resistance was evaluated by electrochemical tests and mass loss measures. Nanometer copper crystallites with an average of 30 nm were obtained. The results showed that the addition of glycerol reduced the grain size of copper electrodeposites by 28%, confirmed by Scanning Electron Microscopy (SEM) test. It was concluded that there was formed more compact phases of copper deposits that increased the efficiency of electrodeposition by approximately 96%, as well as promoted the elevation of the corrosion resistance properties of the deposits. A patent, resulted from the present work, was filed to INPI.

3
  • SUZZANE SANTOS MERCANDELLI
  • COMO MELHORAR O DESEMPENHO DAS AÇÕES DE DESSALINIZAÇÃO DE ÁGUA PARA CONSUMO HUMANO NO SEMIÁRIDO DA BAHIA.

  • Orientador : ASHER KIPERSTOK FIRST
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ASHER KIPERSTOK FIRST
  • GEORGE DE SOUZA MUSTAFA
  • IARA BRANDAO DE OLIVEIRA
  • LUCIANO MATOS QUEIROZ
  • Data: 22/03/2021

  • Mostrar Resumo
  • O processo de dessalinização usando membranas de osmose inversa, fornece água potável para as famílias do semiárido, desde a década de 90. Atualmente, esse processo está sendo utilizado pelo Programa Federal denominado “Água Doce”. Seu programa antecessor, denominado Programa Água Boa, teve como resultado o abandono de parte dos sistemas pela população. Na intenção de colaborar para que isto não ocorra com o programa atual, esta pesquisa apresenta proposições para a melhoria do desempenho das ações de dessalinização de águas salinas oriundas de poços tubulares perfurados em formações de rochas cristalinas. Para tanto, em face da complexidade de aproximação à realidade desse cenário, foram aplicados diversos instrumentos metodológicos sendo esses: revisões documentais e bibliográficas, pesquisa de campo em comunidade beneficiada pelo Programa, avaliação de risco/falhas e análise de viabilidade técnica e econômica de alternativas possíveis. Os resultados obtidos permitiram caracterizar o cenário desse estudo, explorar o modelo de gestão do Programa e de dados técnicos de projeto dos sistemas. Isso, consequentemente, permitiu compreender a complexidade envolvida na implantação e continuidade do Programa. Em seguida, pôde-se identificar os problemas vivenciados por comunidades para manter os sistemas em operação, como: paradas dos sistemas por falta de manutenção, falta de peças e equipamentos sobressalentes, falta de produtos químicos, ausência de operadores e suspensão do pagamento dos operadores pela prefeitura. A aplicação da Gestão de Riscos, contribuiu para o desenvolvimento de a) Uma proposta de metodologia de riscos direcionada ao cenário do Programa Água Doce no estado da Bahia; b) Desenvolvimento de uma Estrutura Analítica de Riscos para o Programa; c) Levantamento de uma lista de 36 riscos, categorizados e hierarquizados de acordo com a urgência em seus tratamentos. A comparação dos resultados do gerenciamento de riscos com o resultado do primeiro monitoramento do programa na Bahia, evidenciaram a ocorrência dos riscos levantados, que tiveram como efeito a suspensão da operação de 31% dos sistemas dos sistemas instalados. A análise técnica permitiu verificar que, sendo a premissa dos programas, o fornecimento de 10L/dia/pessoa as vazões dos poços não são utilizadas na sua plenitude. A concentração de sólidos totais dissolvidos totais na água purificada, da maioria dos sistemas, está abaixo de 200 mg/L, 80% abaixo do especificado para água potável (1000mg/L). Acerca do consumo de energia elétrica, de seis sistemas do município de Ipirá na Bahia, observou-se a uma tendência média de aumento de 3,92kWh/m³ entre o projetado e o medido. O estudo para a centralização dos sistemas de dessalinização de Uauá, permitiu a simulação da concentração de oito pontos de tratamento em uma única usina, e assim, a identificação das vantagens em relação à operação, logística, aquisição e manutenção. Em contrapartida foi identificado como desvantagem o alto custo de investimento para aquisição e instalação das adutoras de água. Portanto esse trabalho permitiu o desenvolvimento de uma lista de oportunidades para a confiabilidade no fornecimento de água pelo Programa, apresentada no corpo dos capítulos.


  • Mostrar Abstract
  • The desalination process using reverse osmosis membranes has provided drinking water for families in the semiarid region of Brazil since the 1990s. Currently, this process is being used by a Federal Program called “Água Doce”. Its predecessor, the Água Boa Program, resulted in the population abandoning part of the systems. Having in mind to collaborate that the same does not happen with the current program, this research proposes to present possible ways to improve the performance of the actions of desalination of saline water from tubular wells drilled on crystalline rock formations. Therefore, in view of the complexity of approaching the reality of this scenario, several methodological instruments were applied, namely: documentary and bibliographic reviews, field research in a community benefited by the Program, risk / failure assessment and technical and economic feasibility analysis. The results obtained allowed to characterize the scenario of this study, to explore the Program management model and technical data of the systems design. This, consequently, allowed us to understand the complexity involved in the implementation and continuity of the Program. It was possible to identify the problems experienced by communities to keep the systems in operation, such as: system outages due to lack of maintenance, lack of spare parts and equipment, lack of chemical products, absence of operators and suspension of payment from operators by the city hall. The application of Risk Management contributed to the development of a) A proposal for a risk methodology aimed at the scenario of the Água Doce Program in the state of Bahia; b) Development of an Analytical Risk Structure for the Program; c) Survey of a list of 36 risks, categorized and ranked according to the urgency of their treatments. The comparison of the results of risk management with the result of the first monitoring of the program in Bahia, evidenced the occurrence of the risks raised, which had the effect of suspending the operation of 31% of the systems of the installed systems. The technical analysis made it possible to verify that being the systems designed to supply 10L / day / person, well flow rates are not being used according to their full production capacity. Total dissolved solids in the purified water of most systems is below 200 mg / L, 80% below that specified for drinking water (1000 mg / L). Regarding the consumption of electricity, of six systems in the municipality of Ipirá in Bahia, there was an average trend of increase of 3.92kWh / m³ between the projected and the measured. The study for the centralization of desalination systems in Uauá, allowed the simulation of the concentration of eight treatment points in a single plant, and thus, the identification of the advantages in relation to the operation, logistics, acquisition and maintenance. On the other hand, the high investment cost for the acquisition and installation of water mains was identified as a disadvantage. Therefore, this work allowed the development of a list of opportunities for reliability in the water supply by the Program, presented in the body of the chapters.

4
  • JEAN MARCEL PRAZERES SILVA
  • ESTUDO DO IMPACTO DAS NÃO-CONFORMIDADES DE UMA TORRE DE RESFRIAMENTO NO SEU CUSTO TOTAL.

  • Orientador : ROSANA LOPES LIMA FIALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ROSANA LOPES LIMA FIALHO
  • EWERTON EMMANUEL DA SILVA CALIXTO
  • FERNANDO LUIZ PELLEGRINI PESSOA
  • REINALDO COELHO MIRRE
  • Data: 26/03/2021

  • Mostrar Resumo
  • As torres de resfriamento são equipamentos bastante utilizados e de grande importância para o setor industrial. São responsáveis pela remoção de calor das correntes quentes de um processo produtivo, além de serem consideradas como as maiores consumidoras de água em uma planta industrial. Por esta razão, o seu desempenho reflete diretamente no consumo sustentável da água presente no meio ambiente. Devido a sua importância em todo o contexto industrial e ambiental, o mapeamento das não-conformidades identificadas com frequência em operações de torres de resfriamento, torna-se uma metodologia favorável no combate aos problemas operacionais, na redução de desempenho do equipamento e nos problemas econômicos e ambientais que são gerados. No presente trabalho são discutidas quatro não-conformidades comumente identificadas em operações, como: (1) variações da corrente de água de circulação - ̇ ; (2) variações do ciclo de concentração da água de circulação - ΔCC; (3) variações da corrente de ar - ̇ ; (4) variações do coeficiente de transferência térmica por área de superfície do enchimento - ΔK.a. Dados operacionais foram obtidos de uma torre de resfriamento localizada em uma refinaria de petróleo brasileira, para o desenvolvimento de um estudo de caso. O modelo de Merkel foi selecionado como base para simular as influências das variáveis relacionadas a cada irregularidade ( ̇ , ΔCC, ̇ e ΔK.a) no custo total do equipamento. Os resultados mostram que dos quatro problemas abordados, três impactam significativamente no custo total, sendo estes ΔCC, ̇ e ΔK.a. Nota-se então que as presenças de tais irregularidades podem resultar em gastos desnecessários, sendo a principal causa-raiz a própria negligência humana.


  • Mostrar Abstract
  • Cooling towers are widely used equipment of great importance for the industrial sector. They are responsible for removing heat from hot currents in a production process, in addition to being considered the largest consumers of water in an industrial plant. For this reason, its performance directly reflects the sustainable consumption of water present in the environment. Due to its importance in the entire industrial and environmental context, the mapping of non-conformities frequently identified in cooling tower operations, becomes a favorable methodology in combating operational problems, in the reducing equipment performance and economic problems and environmental factors that are generated. In the present work, four non-conformities commonly identified in operations are discussed, such as: (1) variations in the circulating water stream - ̇ ; (2) variations in the circulation water concentration cycle - ΔCC; (3) variations in airflow - ̇ ; (4) variations in the heat transfer coefficient per surface area of the filler - ΔK.a. Operational data was obtained from a cooling tower located at a Brazilian oil refinery, for the development of a case study. The Merkel model was selected as a basis to simulate the influences of the variables related to each irregularity ( ̇ , ΔCC, ̇ e ΔK.a) in the total cost of the equipment The results show that of the four problems addressed, three significantly impact the total cost, these being ΔCC, ΔQ w and ΔK a It is noted, then, that the presence of such irregularities can result in unnecessary expenses, with human negligence as the main root cause.

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  • ROSANA DE ALMEIDA NASCIMENTO
  • ELEMENTOS COMPLEMENTARES AO PROCESSO DE ENSINOAPRENDIZAGEM PARA MELHORIA DA QUALIDADE DOS CURSOS DE ENGENHARIA.

  • Orientador : MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • MILTON FERREIRA DA SILVA JUNIOR
  • RICARDO DE ARAUJO KALID
  • Data: 02/06/2021

  • Mostrar Resumo
  • Este trabalho busca avaliar quesitos relacionados ao processo de ensino-aprendizagem para
    melhoria da qualidade no ensino de engenharia. Inicialmente são analisados os resultados do
    ENADE (Exame Nacional de Desempenho dos Estudantes) para os cursos de engenharia de
    controle e automação do Brasil, a fim de identificar deficiências sistêmicas nos cursos que
    possam indicar direções para o trabalho de melhoria. Essa vertente da engenharia foi
    escolhida em virtude do cenário de digitalização dos processos, com a indústria 4.0, que se
    relaciona diretamente com essa área. Dentre as principais deficiências identificadas estão a
    dissociação entre teoria e prática, lacunas de aprendizagem no ciclo básico do curso e a
    dificuldade de abordar os conteúdos técnicos no contexto social e da engenharia. De onde
    conclui-se que a utilização das chamadas metodologias ativas-cooperativas se apresenta
    como uma solução em potencial para as deficiências apontadas. Para entender melhor sobre
    a utilização dessas metodologias, é feito levantamento bibliográfico de trabalhos que abordam
    desafios e limitações da sua utilização, a partir dos quais são construídos argumentos a favor
    da adoção de uma abordagem mista nos cursos, considerando desde o modelo mais clássico
    até as inovações pedagógicas que legam maior autonomia ao aluno em seu processo de
    aprendizagem. Esses argumentos são construídos a partir de elementos como a estrutura
    cognitiva humana, os objetivos educacionais e os estilos de aprendizagem, e trazem reflexões
    quanto à rigidez na escolha das abordagens em sala. Com a identificação de uma proposta
    de reforma do ensino na engenharia usando estratégias mistas, a última parte do trabalho
    chama a atenção para elementos coadjuvantes a essas estratégias utilizadas em sala,
    componentes da matriz complexa envolvida no processo de ensino-aprendizagem. A cultura
    organizacional, o currículo do curso, a afiliação do estudante, a capacitação do professor e os
    programas de avaliação são explorados em tópicos que trazem o contexto de cada um na
    engenharia, finalizando com ações propostas para os cursos.


  • Mostrar Abstract
  • This work seeks to evaluate issues related to the teaching and learning process to improve the
    quality of engineering education. Initially the grades and outcomes of ENADE (Exame Nacional
    de Desempenho dos Estudantes) for control and automation engineering courses are
    analyzed in order to identify common flaws and possible ways to upgrade these courses. The
    choice for control and automation engineering was made because of the actual context about
    industry 4.0, which is directly related with this area. Among some difficulties found are the
    distance between theory and practices, learning gaps in the basic cycle of the course and the
    challenges related to the subject with the real engineering context problems. Thenceforth the
    active and cooperative methodologies appear as a potential solution to these issues. Some
    studies are explored to better understand these innovative methodologies with their challenges
    and limitations. Some points guide to adopt mixed methodologies, which considers traditional
    and innovative techniques working together. These points are constructed from three key
    elements such as the human cognitive architecture, the educational objectives and the learning
    styles. They bring some reflections about inflexible choices while preparing classes and
    courses. The last part of this research shows important components supporting these
    strategies used in the classroom. All of them are part of the complex matrix involved in the
    teaching and learning process. This section highlights the context of organizational culture,
    curricula, student affiliation, teacher training and assessment programs to the engineering
    courses. It also explores their roles and it proposes some actions to work with them.

6
  • IGOR EMANUEL DA SILVA LINS
  • MODELAGEM DA TENSÃO INTERFACIAL EM FLUIDOS DE RESERVATÓRIO E SIMULAÇÃO DOS SEUS EFEITOS NA RECUPERAÇÃO AVANÇADA DE PETRÓLEO VIA INJEÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO.

  • Orientador : SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
  • HERMINIO JOSE CIPRIANO DE SOUSA
  • PAULO DE TARSO VIEIRA E ROSA
  • RAVENNA LESSA MATOS
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • Data: 03/06/2021

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  • A recuperação avançada de petróleo por injeção de CO2 é uma das técnicas de recuperação mais empregadas mundialmente devido à sua alta capacidade de elevar o fator de recuperação de petróleo. No contexto dos reservatórios do pré-sal, as técnicas de recuperação por injeção de CO2 são especialmente indicadas devido ao elevado teor de CO2 no gás associado produzido, oferecendo vantagens econômicas e operacionais para a sua reinjeção. Além disso, a injeção de CO2 como método de recuperação se insere no contexto do armazenamento
    geológico de carbono, a fim de promover a mitigação das emissões de gases de efeito estufa para a atmosfera. A tensão interfacial é uma propriedade chave para o desempenho dos métodos de recuperação por injeção de CO2, pois afeta a molhabilidade, a pressão capilar e as permeabilidades relativas, controlando a distribuição e o deslocamento dos fluidos no interior do reservatório. Assim, é de grande relevância a modelagem e o acompanhamento do comportamento da tensão interfacial em condições de reservatório. Buscando preencher lacunas identificadas na literatura, esta dissertação tem como objetivo estudar a modelagem empírica semiempírica da tensão interfacial CO2-fase aquosa em condições de reservatório, propondo equações de cálculo dessa propriedade através de abordagens inéditas. Além disso, também é um objetivo compreender os efeitos da tensão interfacial CO2-óleo em processos de injeção de CO2 usando simulação numérica de reservatórios. Para tanto, avaliou-se o comportamento das principais propriedades do reservatório à luz da tensão interfacial e se estabeleceu uma relação qualitativa entre o comportamento da tensão interfacial e o fator de recuperação de petróleo. Os resultados indicaram uma boa acurácia na modelagem da tensão interfacial CO2-fase aquosa,
    destacando-se o caráter simplificado dos modelos propostos, sendo o seu uso apropriado para fins de simulação numérica de reservatórios. Os resultados de simulação demonstraram que as propriedades mais relevantes da recuperação podem ser interpretadas a partir da análise do comportamento da tensão interfacial CO2-óleo, por ser uma propriedade representativa do processo de recuperação, que apresenta melhores desempenhos quanto menor for a tensão interfacial CO2-óleo.


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  • CO2 Enhanced Oil Recovery methods have been widely applied worldwide due to their great capability to increase the oil recovery factor. Regarding the Brazilian Pre-Salt reservoirs, CO2 Enhanced Oil Recovery techniques are especially indicated due to the high-CO2 content of the produced associated gas, which makes CO2 injection more operationally and economically feasible. Also, CO2 injection aiming to enhance oil recovery is related to carbon
    geological storage to mitigate greenhouse gas emissions. The interfacial tension is a key property for CO2 Enhance Oil Recovery processes’ performance, once it affects many of the major reservoir properties as wettability, capillary pressure, and relative permeabilities, governing fluid distribution and displacement inside the reservoir. Therefore, the modeling of the interfacial tension and the assessment of its behavior in reservoir conditions are greatly important in CO2 Enhanced Oil Recovery processes. Aiming to fill some gaps identified in the literature, the major objectives of this dissertation are to study and model the CO2-aqueous phase interfacial tension using empirical and semiempirical equations through novel approaches over reservoir conditions. To reach this goal, an assessment of the CO2-oil interfacial tension behavior in CO2 injection processes was performed using reservoir numerical simulation to evaluate the behavior of the main reservoir properties through the CO2-oil
    interfacial tension standpoint. It is also aimed to establish a qualitative relationship between the CO2-oil interfacial tension and the oil recovery factor behaviors. Results indicated a great accuracy of the CO2-aqueous phase interfacial tension modeling approaches, with highlights given to their mathematical simplicity, which makes it feasible for reservoir numerical simulation purposes. CO2 injection simulation results demonstrated that it is possible to assess the most relevant properties for oil recovery through evaluating the CO2-oil interfacial tension
    behavior because it suitably describes the general performance of the recovery process, which performs better when the CO2-oil interfacial tension is decreased.

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  • João Batista Regis Pires
  • Processo de rotomoldagem alternativo com incremento de seções de pré- e pós-câmara de aquecimento: desenvolvimento de um protótipo.

  • Orientador : MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
  • LUCIANO PISANU
  • MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • Data: 08/07/2021

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  • Este trabalho apresenta os resultados do desenvolvimento de um processo de rotomoldagem alternativo com o incremento de seções de pré- e pós-câmara de aquecimento, realizados com a construção de uma máquina de rotomoldagem protótipo. Esta invenção cobriu algumas lacunas que limitam os processos convencionais, caracterizados por longos períodos de ciclo e desperdício energético. O trabalho foi focado, inicialmente, no principal objetivo: a redução do tempo de ciclo; a partir deste, consequentemente, proporcionaram-se os demais ganhos e modelagem do novo processo. Isso só foi possível com a manipulação e reutilização do próprio calor gerado pelo processo, graças à proposição de um novo arranjo arquitetônico. O método utilizado contemplou a construção do protótipo para a produção de amostras, seguida de testes para avaliar a qualidade das principais propriedades físicas do produto produzido e estudo energético do processo. Os resultados mostraram uma redução do tempo de ciclo e, consequentemente, redução do consumo de energia, devido à reutilização do próprio calor que, antes, era desperdiçado para o meio ambiente no final de cada ciclo; em seguida, houve a produção de peças que tiveram suas principais propriedades mecânicas validadas através de suas incertezas de medição, avaliadas pela norma reconhecida internacionalmente para a tarefa em epígrafe, Guia para a expressão da incerteza de medição – GUM. A partir dos resultados gerais obtidos do protótipo proposto, constata-se que a produção manteve a qualidade das principais propriedades físicas avaliadas, inclusive, foi atestada a uniformidade das amostras, o que comprova a garantia de estabilidade desse protótipo na produção seriada de peças em escala industrial; também, verificou-se redução dos custos de produção; tal fato proporciona a um futuro investidor visualizar que, para cada unidade monetária gasta em kWh de energia consumida, obtém-se um percentual de redução de custo em cada ciclo produtivo. Esses ganhos comprovam a factibilidade e superioridade em eficiência e desempenho dessa máquina protótipo frente aos outros fabricantes renomados de máquina de rotomoldagem industrial.


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  • This work presents results of the development of an alternative rotomolding process with the increase of pre- and post-heating chamber sections, carried out with the construction of a rotomolding prototype-machine. This invention covers some gaps that have limited conventional processes, which are characterized by long cycle times and energy waste. The work was initially focused on the main objective: the reduction of cycle time; from this, consequently, the other gains and modeling of the new process were provided. This was only possible with the manipulation and reuse of the heat generated by the process, thanks to the purpose of a new architectural arrangement. The proposed method included the construction of the prototype for the production of samples, followed by tests to certify the quality of the main physical properties of the product produced and an energetic study of the process. The results showed a reduction in the cycle time and, consequently, a reduction in energy consumption, due to the reuse of the heat itself, which was previously wasted on the environment at the end of each cycle; then, machined parts had their main mechanical properties validated through their measurement uncertainties, evaluated in accordance with the internationally recognized method concerning this task, namely the GUM framework. From the general results obtained from the proposed prototype, it appears that the production maintained the quality of the main physical properties evaluated, including the uniformity of the samples, which proves the guarantee of stability of this prototype in the serial production of parts in scale industrial; also, there was a reduction in production costs; this fact allows a future investor to visualize that, for each monetary unit spent in kWh of energy consumed, a percentage of cost reduction is obtained in each production cycle. These gains prove the feasibility and superiority in efficiency and performance of this prototype machine compared to the other renowned manufacturers of industrial rotational molding machines.

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  • ADRIANO PEREIRA DA SILVA
  • SELEÇÃO DE FORNECEDORES COM BASE NO CUSTO TOTAL DE AQUISIÇÃO PARA IMPLANTAÇÃO DE UM SISTEMA OPERANDO EM CICLO RANKINE ORGÂNICO.

  • Orientador : FRANCISCO GAUDENCIO MENDONCA FREIRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • João Carlos Gonçalves dos Reis
  • ADONIAS MAGDIEL SILVA FERREIRA
  • FRANCISCO GAUDENCIO MENDONCA FREIRES
  • Data: 19/07/2021

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  • Para entender as funções de negócios, se torna fundamental o entendimento do Gerenciamento da Cadeia de Suprimentos, sendo a supervisão de materiais, finanças e informações quando eles se movem do fornecedor para o fabricante, para o atacadista, para o varejista e, finalmente, para o consumidor por meio de um processo predefinido. Também envolve a coordenação e integração desses processos dentro e entre as empresas. A gestão da cadeia de suprimentos representa a visão geral e a otimização das cadeias de suprimentos físicas e digitais, desde os fornecedores de matéria-prima até o consumidor final. Esta, por sua vez eficiente, permite processos de abastecimento e produção a preços competitivos e um fluxo constante na cadeia de valor. Por meio disso, a seleção de fornecedores, junto com sua avaliação e medições contínuas, são processos organizacionais importantes. A seleção de fornecedores depende de várias técnicas de avaliação que incluem métodos quantitativos e qualitativos, ao mesmo tempo, muitas organizações continuam a selecionar fornecedores com base na experiência e intuição, abordagens seletivas e não confiáveis. Por isso, o Custo Total de Aquisição aparece como ferramenta para identificar o total de todos os custos resultantes da aquisição de um produto e os custos envolvidos na utilização do produto durante o seu período de uso. A partir disso, este trabalho propõe um modelo para oferecer, do ponto de vista estratégico, a aplicação de seleção de fornecedores com base no Custo Total de Propriedade, voltada a um grupo de geração de energia (Global Participações em Energia), cujos equipamentos direcionaram o estudo compõem o Ciclo de Rankine Orgânico. A metodologia integra a incorporação de todos os custos envolvidos, de forma a identificar as etapas necessárias à análise da seleção de fornecedores. Por isso, explora uma abordagem inovadora, que fornece suporte para as decisões de investimento e gestão da organização. Consequentemente, permite orientar as opções de arranjos industriais, possibilitando a implementação de soluções diagnósticas para um conjunto de ativos, mantendo uma perspectiva sistêmica e conduzida ao longo do ciclo de vida do equipamento. Posteriormente, este trabalho entendeu que a seleção correta de fornecedores, de acordo com os aspectos de compras estratégicas e Gestão da Cadeia de Suprimentos, afetando os objetivos primordiais de redução de custos, mitigação de riscos e melhor atendimento.


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  • In order to understand business functions, supply chain management (SCM) is critical. It is the oversight of materials, finances, and information when they move from the supplier to manufacturer to wholesaler to retailer and finally to the consumer through a predefined process. It also involves coordination and integration of these processes within and among companies. Supply chain management represents the overview and optimization of physical and digital supply chains, from raw material suppliers to the end consumer. An efficient SCM enables supply and production processes at competitive prices and a constant flow within the value chain. Therefore, supplier selection, along with supplier evaluation and continuous measurement/assessments, is an important organizational process. Supplier selection relies on multiple assessment techniques which include both quantitative and qualitative methods. At the same time, many organizations continue to select suppliers based on experience and intuition, selective and unreliable approaches. Because of this, Total Cost of Ownership appears like tool to identify the total of all costs resulting from acquisition of a product and the costs involved in using the product during its period of use. From that, this paper proposes a model to offer, from a strategic viewpoint, the application of selection of suppliers based on the Total Cost of Ownership, aimed at a group of energy generation (Global Participações em Energia), whose equipment directed at the study make up the Organic Rankine Cycle. The methodology integrates the incorporation of all costs involved, in order to identify the necessary steps for analysis of the selection of suppliers. So, it explores an innovative approach, which provides support for investment decisions and management of the organization. Consequently, it allows guiding the options of industrial arrangements, making it possible to implement diagnostic solutions for a set of assets, maintaining a systemic perspective and conducted through the life cycle of the equipment. After that, this paper understood that the correct selection of suppliers, according to the aspects of strategic purchasing and Supply Chain Management, might affect the primary objectives of reducing costs, risk mitigation and receiving better services.

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  • EZEQUIEL HANSEL
  • DESENVOLVIMENTO DE UM FOTOBIORREATOR DE CERÂMICA DE ARGILA PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA DE MICROALGAS.

  • Orientador : EMERSON ANDRADE SALES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EMERSON ANDRADE SALES
  • ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
  • ALICE COSTA KIPERSTOK
  • DARLAN AZEVEDO PEREIRA
  • Data: 27/10/2021

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  • Microalgas são utilizadas em diferentes processos industriais, como fixação de carbono atmosférico e tratamento de efluentes, até a manufatura de produtos industriais como ração animal, moléculas de alto valor agregado e biocombustíveis. No entanto, a produção de microalgas ainda enfrenta vários obstáculos, como o alto custo de produção, especialmente quando se considera a manufatura de produtos com baixo valor agregado ou processos de remediação ambiental. No presente trabalho, é proposto o desenvolvimento de um fotobiorreator de substrato poroso a partir de cerâmica de argila, que será denominado Fotobiorreator de Cerâmica de Argila (FCAr). O projeto foi construído e testado em escala de bancada. O FCAr foi feito com materiais simples e de baixo custo e foi projetado para cultivar microalgas aderidas como um biofilme, imobilizadas na superfície do reator. O design do sistema proposto permite uma separação quase completa entre a biomassa e o meio de cultivo líquido. Os fotobiorreatores foram avaliados em diferentes proporções mássicas entre argila e pó de serragem e levados a uma temperatura de queima de 900°C. Os resultados mostraram que a serragem deve ser peneirada em uma malha 10 e misturada na proporção mássica de 33,3% de serragem e 66,7% de argila vermelha. A produtividade do FCAr em teste com microalga Chlorella vulgaris, atingiu um pico de 3,95 g.m-2.d-1 biomassa seca após 7 dias de operação, sem injeção de CO2 e a uma intensidade luminosa de 45 μmol.m−2.s−1. O FCAr permite que a colheita da biomassa seja feita por meio de raspagem simples da superfície e esse processo garantiu um teor reduzido de umidade entre 78 e 82%. A produção e cultivo de microalgas do Fotobiorreator de Cerâmica de Argila tende a ter um consumo menor de energia, quando comparado aos tradicionais cultivos em suspensão, como reatores tubulares e de placas planas, bem como a lagoa aberta. A manutenção do sistema em escala de laboratório apresentou vantagens como a reutilização das placas e a resistência à altas temperaturas. A argila se mostra como um material viável para a produção de novos sistemas de cultivo para microalgas.


  • Mostrar Abstract
  • Microalgae are used in different industrial processes, such as atmospheric carbon fixation and effluent treatment, up to the manufacture of industrial products such as animal feed, high added value molecules, biofuels. However, the production of microalgae still faces several obstacles, such as the high cost of production, especially for the manufacture of products with low added value or in environmental remediation processes. In the present work, the development of a porous substrate photobioreactor from clay ceramic named Clay Ceramic Photobioreactor (CCPB), is proposed. The project was built and tested on a bench scale. The CCPB was made with simple and low-cost materials and was designed to cultivate microalgae adhered as a biofilm, immobilized on the surface of the reactor. The proposed system design allows for an almost complete separation between biomass and liquid culture medium. The photobioreactors were evaluated at different mass ratios between clay and sawdust and brought to a burning temperature of 900°C. The results showed that the particle size of the sawdust must be sieved in a 10 mesh and mixed in the mass proportion of 33.3% of sawdust and 66.7% of red clay. 3.95 gm-2.d-1 dry biomass after 7 days of operation, without CO2 injection, at a light intensity of 45 μmol.m−2.s−1. The CCPB allows the biomass to be harvested by simple surface scraping and this process guaranteed a reduced moisture content between 78 and 82%. The production and cultivation of microalgae in the Clay Ceramic Photobioreactor tends to have a lower energy consumption when compared to traditional suspension cultivation, such as tubular and flat plate photobioreactors, as well as open ponds. The maintenance of the system on a laboratory scale presented advantages such as the reuse of the plates and the resistance to high temperatures. Clay appears to be a viable material for the production of new systems for microalgae cultivation.

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  • YURI NOVAIS ARAÚJO
  • PROPOSTA DE AUTOMAÇÃO DE SECAGEM DE CAFÉ EM TERREIROS.

  • Orientador : MARCIO LUIS FERREIRA NASCIMENTO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANGELA MACHADO ROCHA
  • ANTONIO CEZAR DE CASTRO LIMA
  • IGOR DANTAS DOS SANTOS MIRANDA
  • ROBSON DA SILVA MAGALHAES
  • Data: 03/12/2021

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  • O trabalho aborda o desenvolvimento de uma tecnologia de automação capaz de realizar um processo de secagem de café em terreiros. Trata-se da elaboração completa de protótipos de robô autônomo guiados por um processo de navegação local, por meio de um fio enterrado no terreiro a fim de gerar um campo eletromagnético captado por receptor acoplado ao robô. Por meio de sinal analógico, o receptor repassa a um microcontrolador que comanda um trajeto determinado. Também foi elaborado um circuito eletrônico juntamente com a plataforma Arduino para o controle dos motores e tratamento dos sinais recebidos pelos sensores. A estrutura mecânica foi feita de aço para assim garantir maior robustez aos protótipos. A partir de uma extensa pesquisa bibliográfica considerando tanto os tipos de secagem já utilizados como as diversas tecnologias empregadas, foi possível propor soluções inovadoras e baratas referente ao beneficiamento da secagem automatizada de café em terreiro. Foi depositada uma patente de utilidade, de número BR 20 2019 005757 8, que se encontra no Apêndice A desta dissertação. São apresentados os passos da transferência de tecnologia efetuada visando a proteção patentária. Conclui-se que com a implantação desse projeto foi atingida uma significativa redução da mão de obra durante a secagem fazendo com que os trabalhadores não sofram com intempéries. Percebeu-se também uma melhoria qualitativa dos grãos secos ao se evitar a contaminação usual por equipamentos motorizados à combustível. Os protótipos foram desenvolvidos para uso de energia elétrica, que além de ser ecologicamente correta, possuem baixos custos de fabricação, manutenção e operação em comparação com motores a combustão. Devido ao peso relativamente baixo e promoção de secagem mais uniforme, a qualidade da bebida pode ser considerada superior, apresentando assim uma melhoria no processamento de secagem do café em terreiro.


  • Mostrar Abstract
  • This work addresses the development of an automation technology capable of carrying out a coffee drying process on patios. It is the complete elaboration of autonomous robot prototypes guided by a local navigation process, through a wire buried in the yard in order to generate an electromagnetic field captured by a receiver coupled to the robot. By means of an analog signal, the receiver passes it on to a microcontroller that commands a determined path. An electronic circuit was also developed together with the Arduino platform for controlling the motors and processing the signals received bythe sensors. The mechanical structure was made of steel to ensure greater strength to the prototypes. From extensive bibliographical research considering both the types of drying already used and the various technologies used, it was possible to propose innovative and inexpensive solutions for the processing of automated drying of coffee in a patio. A utility patent, number BR 20 2019 005757 8, was filed, which can be found in Appendix A of this dissertation. The steps of technology transfer carried out for patent protection are presented. It is concluded that with the implementation of this project, a significant reduction in labor during drying was achieved so that workers do not suffer from bad weather. It was also noticed a qualitative improvement of dry grains by avoiding the usual contamination by fuel-powered equipment. The prototypes were developed for the use of electrical energy, which, in addition to being ecologically correct, have low manufacturing, maintenance, and operation costs compared to combustion engines. Due to the relatively low weight and promotion of more uniform drying, the quality of the beverage can be considered superior, thus presenting an improvement in the drying processing of coffee on the patio or yard.

Teses
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  • EUCLIDES SANTOS BITTENCOURT
  • METABOLISMO SOCIOECONÔMICO DOS RESÍDUOS SÓLIDOS: UM MODELO DE ANÁLISE ATRAVÉS DE EQUAÇÕES ESTRUTURAIS DE PNEUS EM FIM DE VIDA.

  • Orientador : CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
  • CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • Carlos Manuel Taboada Rodriguez
  • JORGE LAUREANO MOYA RODRIGUEZ
  • MARCELO SANTANA SILVA
  • NELSON CASAROTTO FILHO
  • Data: 09/02/2021

  • Mostrar Resumo
  • A gestão de resíduos sólidos urbanos (GRSU) compreende um conjunto de ações para o planejamento e desenvolvimento de políticas públicas. Esta tese tem o objetivo de desenvolver um modelo teórico para avaliar o metabolismo socioeconômico dos resíduos sólidos (Socioeconomic Metabolism of Waste (SEMw)) através de um estudo exploratório e uma Modelagem de Equações Estruturais (MEE), adotando variáveis técnicas (métricas) e variáveis sociais (não métricas) levantadas do processo da GRSU. Foi adotado o estudo de caso de pneus em fim de vida (End-of-Life Tires, ELTs) ou pneus inservíveis de uma cidade de 300.000 habitantes. A primeira contribuição do trabalho da tese foi o desenvolvimento de um banco de dados através de deduções e análise exploratória de fontes públicas (Instituto de Geografia e Estatística (IBGE) e Departamento Nacional de Trânsito (DENATRAN)), para realização de uma previsão e diagnóstico preliminar do balanço de massa dos fluxos de ELTs da cidade. A segunda contribuição, que representa a principal inovação do trabalho da tese, foi o desenvolvimento da MEE por meio de constructos técnicos (Fluxos Diretos de Materiais, DMF, e Fluxos Reversos de Materiais, RMF) e sociais (Fatores Socioeconômicos ou Ambiente Socioeconômico, SEF, e Fatores Sociodemográficos, SDF) para orientar a GRSU. Para MEE foi realizada uma amostragem por meio de um questionário estruturado (com escala Likert) e, posterior, modelagem no software SmartPLS adotando a abordagem dos mínimos quadrados parciais (PLS). Os resultados obtidos confirmaram 70% das hipóteses apresentadas no quadro teórico para avaliação do SEM, adotando variáveis objetivas (métricas) e subjetivas (não métricas). Na análise da MEE dos SEMw foi confirmado o diagnóstico inicial dos fluxos de ELTs adotados no balanço de massa, que apresenta informações úteis para orientar pesquisadores e gestores públicos no desenvolvimento de procedimentos de análise de cenários, relacionados à geração, manejo e destinação de resíduos sólidos. A MEE é uma ferramenta de análise que pode ser adotada para dar suporte na execução das diretrizes do plano de gerenciamento de ELTs ou resíduos similares.


  • Mostrar Abstract
  • The management of urban solid waste (MUSW) comprises a set of actions for the planning and development of public policies. This thesis aims to develop a theoretical model to assess the socioeconomic metabolism of solid waste (Socioeconomic Metabolism of Waste, SEMw) through an exploratory study and Structural Equation Modeling (SEM), adopting technical variables (metric) and social variables (not metric) from the GRSU process. The end-of-life tires (ELTs) or scrap tires case study of a city of 300,000 inhabitants was adopted. The first contribution of the thesis work was the development of a database through deductions and exploratory analysis from public sources (Institute of Geography and Statistics (IBGE) and National Traffic Department (DENATRAN)), to carry out a prediction and preliminary diagnosis of the mass balance of ELT flows in the city. The second contribution, which represents the main innovation of the thesis work, was the development of MEE through technical (Direct Material Flows, DMF, and Reverse Material Flows, RMF) and social constructs (Socioeconomic Factors or Socioeconomic Environment, SEF, and Sociodemographic Factors, SDF) to guide GRSU. For MEE, a sampling was performed using a structured questionnaire (with Likert scale) and, later, modeling in the SmartPLS software using the partial least squares (PLS) approach. The results obtained confirmed 70% of the hypotheses presented in the theoretical framework for SEMw evaluation. The model comprises an innovative approach, capable of relating objective (metric) and subjective (non-metric) variables. In the MEE analysis of SEMw, the initial diagnosis of the ELT flows adopted in the mass balance was confirmed, which presents useful information to guide researchers and public managers in the development of scenario analysis procedures related to the generation, management and disposal of solid waste. MEE is an analysis tool that can be adopted to support the execution of the ELT management plan or similar waste management guidelines.

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  • JOAO THIAGO DE GUIMARAES ANCHIETA E ARAUJO CAMPOS
  • Modelagem de um framework do processo decisório da gestão da variabilidade do tempo visando a melhoria do desempenho operacional

  • Orientador : FRANCISCO GAUDENCIO MENDONCA FREIRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADONIAS MAGDIEL SILVA FERREIRA
  • ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
  • ENZO MOROSINI FRAZZON
  • FRANCISCO GAUDENCIO MENDONCA FREIRES
  • HELDER GOMES COSTA
  • Data: 10/02/2021

  • Mostrar Resumo
  • A evolução das filosofias de gestão ocorreram com base na necessidade de atingir níveis
    de alta performance da eficácia e eficiência de sistemas produtivos de bens ou serviços.
    Especificamente para a gestão operacional, as mudanças na gestão estratégica assim como
    as interferências devido a eventos não esperados afetam diretamente a qualidade produtiva
    e, por consequência, gera distúrbios nos processos resultando em impactos negativos
    no planejamento, controle e programação da produção. Entre outros parâmetros da
    performance da gestão operacional, a variabilidade do tempo de produção gera distúrbios no
    sistema produtivo, apresentando problemas como desbalanceamento de linha de produção,
    defeitos nos produtos, quebra de equipamentos, entre outros. Esse estudo analisa o impacto
    da variabilidade do tempo sobre a performance da organização, inserindo no modelo de
    tomada de decisão um framework que analisa a variabilidade do tempo de produção e
    o impacto sobre as dimensões de desempenho da organização. Para tal, é proposto um
    sistema de coleta, organização, análise e interpretação de tempos de produção para a gestão
    da variabilidade do tempo, integrando à uma análise do impacto da variabilidade sobre as
    dimensões de desempenho ecônomico, social e ambiental. O framework foi desenvolvido com
    base em uma análise exploratória de dados para a caracterização estatística dos tempos de
    processos, controle da variabilidade de processos por meio de carta de controle e, por fim,
    análise do impacto sobre as dimensões de desempenho utilizando modelos qualitativos e
    quantitativos. A análise da variabilidade do tempo é apresentada em tempo real por meio
    de cartas de controle, identificando a variabilidade do processo e, posteriormente, o impacto
    sobre as dimensões de desempenho analisadas. Ademais, um indicador de desempenho é
    apresentado para todos os processos analisados. Na primeira validação, o sistema de apoio
    à decisão demonstra que a gestão da variabilidade do tempo tem maior impacto sobre a
    dimensão de produtividade, com pouco impacto sobre a dimensão qualidade. Na segunda
    validação, referente à sustentabilidade, o impacto econômico prevalece sobre as dimensões
    sociais e ambientais. O impacto na dimensão social apresentou grande variabilidade, ou
    seja, o modelo de tomada de decisão de gestores operacionais gera grande variações na
    dimensão social resultando em impactos negativos para a organização.


  • Mostrar Abstract
  • The management philosophies evolution occurred based on the need to achieve high
    performance of effectiveness and efficiency of productive systems of goods or services.
    Specifically for operational management, changes in strategic management as well as
    interferences due to unexpected events or needs for rapid changes in the operational
    context directly affect production quality and, consequently, generate disturbances in
    processes resulting in a negative impact on planning, control and production scheduling.
    Among other parameters that impact operational management, the production time
    variability generates a greater impact to achieve the expected results. Time variability
    causes disturbances in production systems, presenting problems such as unbalance of the
    production line, product defects, equipment breakdown, among others. This study proposes
    to analyze the impact of time variability on the organization’s performance, inserting
    in the decision-making model a framework that analyzes in real time the variability of
    production time and the impact on the organization’s performance dimensions . A system
    for collecting, organizing, analyzing and interpreting the variability of production time
    is proposed, integrating an analysis of the impact of variability on the dimensions of
    economic, social and environmental performance. The framework was developed based
    on an exploratory data analysis for the statistical characterization of process, process
    variability control through a control chart method and, finally, analysis of the impact on
    performance dimensions. The analysis of the impact of time variability on performance
    dimensions is carried out in two stages of validation. The analysis of time variability is
    presented in real time by means of control charts, identifying the variability of the process
    and, subsequently, the impact on the performance dimensions analyzed. In addition, a
    collaborative performance indicator is presented for all analyzed processes. In the first
    validation, the support system demonstrates that the management of time variability has a
    greater impact on the productivity dimension, with little impact on the quality dimension.
    In the second validation, referring to sustainability, the economic impact prevails over the
    social and environmental dimensions. The impact on the social dimension showed great
    variability, that is, the decision-making model of operational managers generates great
    variations in the social dimension resulting in negative results for the organization.

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  • SAFIRA MOURA BARROS
  • Otimização do processo de tingimento de Fibras Naturais e Sintéticas utilizando Líquidos Iônicos Próticos

  • Orientador : MIGUEL ANGEL IGLESIAS DURO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNA GALDORFINI CHIARI ANDREO
  • ELIANE TROVATTI
  • FABIA REGINA GOMES RIBEIRO
  • MIGUEL ANGEL IGLESIAS DURO
  • REBECCA DA SILVA ANDRADE
  • Data: 16/03/2021

  • Mostrar Resumo
  • O setor de tingimento e acabamento têxtil utiliza processos antigos e convencionais, que
    tendem a ser ecologicamente incorretos. Esta indústria é uma das mais intensivas quimicamente
    e a segunda que mais polui a água (depois da agricultura). Tradicionalmente utilizam
    grandes quantidades de água e aditivos químicos, o que pode levar a um enorme impacto
    ambiental e prejudicar a saúde humana. Trabalhos recentes disponíveis na literatura científica
    buscam desenvolver e melhorar a sustentabilidade do processo, com foco na otimização
    de solventes e uso de tecnologias alternativas para reduzir a quantidade de água e produtos
    químicos utilizados, assim como manter a qualidade no tingimento e seu baixo custo. Os
    líquidos iônicos entram nesse cenário como novos meios versáteis para muitas sínteses
    químicas, catálise enzimática e processos de engenharia verde. Eles são compostos por uma
    coleção de íons positivos e negativos, mas ao contrário dos sais fundidos convencionais
    esses materiais são líquidos à temperatura ambiente. A classe de líquidos iônicos próticos
    apresenta vantagens adicionais, devido ao baixo custo, geralmente são biodegradáveis e
    de síntese simples, pois são assim conhecidos devido ao mecanismo da reação ácido-base
    correspondente à formação desses sais. Neste trabalho foi otimizado um procedimento
    alternativo disponível na literatura científica, no intuito de tingir diferentes tipos de fibras
    têxteis com um número reduzido de agentes: corantes têxteis, técnica de pré-tratamento
    da fibra (cationização) e líquidos iônicos próticos como solvente ou aditivo em solução
    aquosa. Dessa maneira, objetiva-se diminuir o impacto ambiental e aumentar a qualidade
    do tingimento desse procedimento, com o qual foram tingidas seis diferentes fibras para
    analisar a eficácia dos seus agentes em termos de diferentes medidas de qualidade, tais
    como absorção de cor e padrões de resistência à lavagem da fibra tingida. Os ensaios
    citotoxicológicos realizados dos tecidos tratados com líquidos iônicos não apresentaram
    toxicidade. Os resultados dos testes com líquidos iônicos próticos como únicos aditivos
    a 30% m/m em solução aquosa demonstraram força colorística até 250 vezes maior do
    que o processo de tingimento alternativo disponível na literatura, e a cationização tem
    papel fundamental na fixação da cor nos tecidos. Além disso, é apresentada uma proposta
    inovadora utilizando corante reativo como “corante universal”, visando um perfil mais
    sustentável e seguro para a indústria têxtil.


  • Mostrar Abstract
  • The textile dyeing industry generally uses traditional processes, which tend not to be
    environmentally friendly. This industry is the most chemically intensive, and the second
    polluter of clean water (after agriculture). Traditionally, they use large amounts of water
    together with large quantities of chemical additives, which can have a huge environmental
    impact and could be harmful to human health directly or indirectly. Recently, papers
    has been published in the scientific literature in order to improve the sustainability of
    the process, focusing in finding alternative solvents and techniques to reduce the amount
    of water and chemicals used, as well as improve the quality of the dyeing and keep the
    cost of the process low. Ionic Liquids come into the light as new versatile media for many
    chemical syntheses, enzymatic catalysis and green engineering processes. They are made
    of a collection of positive and negative ions, but unlike conventional molten salts, these
    materials are liquid at room temperature. The group of protic ionic liquids show additional
    advantages, because of low cost, usually biodegradable and simple synthesis, so they are
    known for their acid-base reaction mechanism, corresponding to the formation of those
    salts. In this work, it was optimized an alternative procedure available in open literature
    to dye different types of fabrics with reduced number of dyeing agents: textile dyes, a
    cationizer pretreatment fiber technique, and protic ionic liquids as solvent or additive in
    aqueous solution. Therefore, the objective is to reduce environmental impact and increase
    the dye quality of this procedure, which was used to dye six different fibers in order
    to analyzed the effectiveness of the dyeing agents in terms of different dyeing quality
    measurements such as absorption of color and wash fastness standards of the dyed fiber.
    Cytotoxicology assays of the fabrics treated with protic ionic liquids were also evaluated
    and they did not presented any toxicology. The tests results with protic ionic liquids as
    the only additive with 30% m/m in aqueos solution shows color strenght until 250 times
    bigger than the alternative procedure available in open literature, and cationization played
    a fundamental role in color fixation of the fibers. Furthermore, an innovative proposal is
    presented using reactive dye as a “universal dye”, aiming at a more sustainable and safe
    profile for the textile industry.

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  • LICIANNE PIMENTEL SANTA ROSA
  • Modelagem do processo de absorção de amônia: Filme descendente e coluna compactada.

  • Orientador : KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
  • FERNANDO LUIZ PELLEGRINI PESSOA
  • MARIA REGINA WOLF MACIEL
  • RITA MARIA DE BRITO ALVES
  • Data: 16/04/2021

  • Mostrar Resumo
  • Os absorvedores pertencem ao grupo de equipamentos industriais usados para separação / purificação de correntes de processo. Dentre os equipamentos para promover a absorção de filme descendente e coluna empacotada tem ampla aplicação em plantas industriais. Assim, esta tese tem como objetivo propor um modelo fenomenológico para um absorvedor de filme descendente e realizar um estudo comparativo entre ele e uma coluna empacotada. O modelo de filme descendente é descrito por balanços diferenciais de massa e energia juntamente com equações algébricas que representam a transferência de massa e energia, bem como o equilíbrio de fase. Uma coluna de absorção compactada é projetada por correlações empíricas e modelada no Aspen Plus. Esta tese também investiga uma descrição termodinâmica rigorosa para os sistemas: NH3-H2O e para o sistema eletrolítico NH3-H2O-CO2. Os resultados dos modelos de absorvedores e termodinâmicos estão de acordo com os dados experimentais da literatura. No que diz respeito ao estudo comparativo dos absorvedores, a análise técnica baseia-se em modelos fenomenológicos para prever a eficiência da monitorização da absorção dos perfis de temperatura e concentração. A análise econômica dos absorvedores é baseada na estimativa do investimento e custo de instalação. O estudo comparativo entre os absorvedores mostra que o absorvedor do tipo filme descendente tem maior capacidade de absorção e é 78% mais compacto que a coluna. Mas o custo do filme decrescente é quase o dobro da coluna embalada.


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  • Absorbers belong to the group of industrial equipment used for separation/ purification of process currents. Among the equipment to promote the absorption falling film and packed column have an extensively application in industrial plants. So, this thesis aims to propose a phenomenological model for a falling film absorber and to carry out a comparative study between it and a packed column. The falling film model is described by differential mass and energy balances coupled with algebraic equations representing the mass and energy transfer as well as the phase-equilibrium. A packed absorption column is designed by empirical correlations and modeled in Aspen Plus. This thesis also investigates a rigorous thermodynamic description for the systems: NH3-H2O and for the electrolyte system NH3-H2O-CO2. The absorbers and thermodynamics models results are in accordance with the experimental data from literature. Regarding the comparative study of the absorbers, the technical analysis is based on phenomenological models to predict the efficiency of absorption monitoring of the temperature and concentration profiles. The economic analysis of the absorbers is based on the estimation of the investment and installation cost. The comparative study between the absorbers shows that the falling film type absorber has greater absorption capacity and it is 78% more compact than the column. But the falling film cost is almost the double of the packed column.

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  • MARIA DE FÁTIMA BARBOSA GÓES
  • OPORTUNIDADES E DESAFIOS PARA AMPLIAÇÃO DOS COBENEFÍCIOS DOS PROJETOS DE MDL DE ENERGIA EÓLICA DO NORDESTE BRASILEIRO

  • Orientador : JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDREA CARDOSO VENTURA
  • FRANCISCO GAUDENCIO MENDONCA FREIRES
  • JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
  • Lira Luz Benites-Lazaro
  • PAULO ROBERTO BRITTO GUIMARÃES
  • Data: 30/04/2021

  • Mostrar Resumo
  • Os projetos de redução de emissões de Gases do Efeito Estufa (GEE), surgidos a partir do Protocolo de Kyoto, devem ter como objetivo complementar a geração de cobenefícios em prol do desenvolvimento sustentável. Pesquisas realizadas em países em desenvolvimento vêm apontando limitações desses projetos para consecução desse objetivo. Considerando que o setor energético desempenha um papel crítico para a redução das emissões de GEE, o propósito desta tese é analisar oportunidades e desafios para a ampliação dos cobenefícios para o desenvolvimento sustentável gerados pelos projetos de MDL de energia eólica do Nordeste brasileiro. A pesquisa privilegia estratégias e técnicas de pesquisa qualitativa, sendo dividida em cinco fases metodológicas: 1) pesquisa documental realizada na principal base de dados do MDL (CDM Pipeline) e na base de dados da ABEEólica sobre parques eólicos brasileiros; 2) construção do modelo de análise da pesquisa (framework) e elaboração do instrumento de coleta de dados necessário para avaliar os cobenefícios dos projetos; 3) análise ex-ante dos cobenefícios declarados nos 50 Documentos de Concepção do Projeto (DCPs) selecionados; 4) análise ex-post dos cobenefícios percebidos pelos gestores dos 10 projetos visitados; 5) comparação entre as análises ex-ante e ex-post e identificação, categorização e análise das oportunidades e desafios para ampliação dos cobenefícios gerados. Os resultados mostram a importância da realização de estudos de cobenefícios de após a implementação dos projetos de MDL, pois os cobenefícios declarados nos DCPs foram muito inferiores aos percebidos pelos gestores. Considerando a dimensão político-institucional, a principal oportunidade identificada vem do nível global e é a criação do Mecanismo de Desenvolvimento Sustentável (MDS) a partir do Acordo de Paris. E o maior desafio a ser enfrentado é a melhoria na atuação da Autoridade Nacional Designada (AND) brasileira. Na dimensão ambiental, os principais cobenefícios são a melhoria da qualidade do ar e a proteção dos recursos naturais. As oportunidades surgem de
    1 Esta tese faz parte do projeto de pesquisa intitulado “Análise dos cobenefícios dos projetos de redução de emissão de gases do efeito estufa no Brasil”. Esse projeto foi financiado pelo CNPq (processo n° 475656/2013-0) e coordenado pelo Prof. Dr. José Célio Silveira Andrade, orientador da tese e fundador do grupo de pesquisa Governança Ambiental Global e Mercado de Carbono (GAGMC), cujo nome foi recentemente mudado para Governança para Sustentabilidade e Gestão de Baixo Carbono (GpS). Nessa pesquisa, foram estudados 20 projetos de redução de GEE, principalmente de geração de energia eólica e aproveitamento de biogás em aterros sanitários. O destaque para o setor de energia eólica na pesquisa citada se deu em razão dos investimentos que vem sendo realizados recentemente no Nordeste e no Brasil. E pelo mesmo motivo, o setor foi selecionado como objeto de estudo desta tese de doutorado. A autora, junto com seu orientador e coorientador, submeteu artigos a congressos e revistas científicas com resultados parciais deste trabalho, conforme relação constante no Apêndice A.
    instrumentos legais no nível nacional: a reserva legal e o licenciamento ambiental. E o maior desafio é melhorar a gestão da água para as comunidades. Quanto aos cobenefícios sociais, o principal é a criação de novos empregos, ainda que sejam limitados. As oportunidades estão ligadas às políticas de Responsabilidade Social Corporativa (RSC) e os desafios a serem enfrentados são a ampliação da participação das comunidades nos projetos e a melhoria da sua saúde e segurança. Por fim, na dimensão econômica, o maior cobenefício é o estímulo ao crescimento econômico local. A grande oportunidade ainda pouco explorada encontra-se no nível do projeto: a possibilidade de conciliar a geração eólica com outras atividades econômicas, notadamente a geração solar e atividades agropecuárias. E o principal desafio, proveniente do nível nacional, é o aumento da transferência de tecnologia.


  • Mostrar Abstract
  • Greenhouse Gas (GHG) emission reduction projects, arising from the Kyoto Protocol, should have as a complementary purpose the delivery of co-benefits for sustainable development. Research carried out in developing countries has pointed out the limitations of these projects in order to achieve this objective. Considering that the energy sector plays a critical role in the reduction of GHG emissions, the purpose of this thesis is to analyze opportunities and challenges for the expansion of the co-benefits for sustainable development generated by the wind power CDM projects in Northeast Brazil. The research privileges qualitative research strategies and techniques, being divided into five methodological phases: 1) documentary research carried out in the main CDM database (CDM Pipeline) and in the ABEEólica database on Brazilian wind farms; 2) construction of the research analysis model (framework) and elaboration of the data collection instrument necessary to assess the co-benefits from the projects; 3) ex-ante analysis of the co-benefits declared in the 50 Project Design Documents (PDD) selected; 4) ex-post analysis of the co-benefits perceived by the managers of the 10 projects visited; 5) comparison between ex-ante and ex-post analyzes and identification, categorization and analysis of the opportunities and challenges for increasing the co-benefits delivered. The results show the importance of conducting co-benefits’ studies after the implementation of CDM projects, since the co-benefits declared in the PDDs were much lower than those perceived by the managers. Considering the political-institutional dimension, the main opportunity identified comes from the global level and it is the creation of the Sustainable Development Mechanism (SDM) based on the Paris Agreement. And the biggest challenge to be faced is the improvement in the performance of the Brazilian Designated National Authority (DNA). In the environmental dimension, the main co-benefits are the improvement of air quality and the protection of natural resources. Opportunities arise from legal instruments at the national level: the legal reserve and environmental licensing. And the biggest challenge is to improve water management for communities. As for social co-benefits, the main finding is the creation of new jobs, even if they are limited. The opportunities are related to the Corporate Social Responsibility (CSR) policies and the challenges to be faced are the increase in community participation in the projects and the improvement of their health and safety. Finally, in the economic dimension, the greatest co-benefit is the incentive for local economic growth. The great opportunity that is still underexplored is found at the project level: the possibility of reconciling wind generation with other economic activities, notably solar generation and agricultural activities. And the main challenge, coming from the national level, is the increase in technology transfer.

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  • EDMARA DOS SANTOS DRIGO
  • ANÁLISE DA COMUNICAÇÃO NO SETOR OPERACIONAL USANDO EQUAÇÕES ESTRUTURAIS: UMA FERRAMENTA DE APOIO AO GERENCIAMENTO DA INFORMAÇÃO

  • Orientador : MARCELO EMBIRUCU DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • Carlos Manuel Taboada Rodriguez
  • JORGE LAUREANO MOYA RODRIGUEZ
  • Jandecy Cabral Leite
  • Orlem Pinheiro de Lima
  • SALVADOR AVILA FILHO
  • Data: 15/06/2021

  • Mostrar Resumo
  • A ausência de ações para o gerenciamento da informação na esfera operacional (no chão de fábrica) afeta a qualidade da comunicação neste setor. Os problemas de comunicação, por sua vez, podem impactar negativamente na segurança operacional e na cultural organizacional. Assim, o presente trabalho propõe um modelo para analisar a comunicação no setor operacional usando a técnica de Modelagem de Equações Estruturais. Apresentou-se um modelo matemático formando por 1 variável latente exógena, a gestão do conhecimento, e 4 variáveis endógenas: (i) comunicação oral; (ii) comunicação escrita; (iii) interação do homem com as tecnologias de informação e comunicação; e (iv) a própria comunicação operacional. Após essa análise, e utilizando o mesmo banco de dados, foi desenvolvido um estudo suplementar a partir da modelagem de um sistema neuro-fuzzy adaptativo para avaliar o gerenciamento da informação no setor operacional. O estudo de caso foi realizado em uma região de produção de petróleo onshore situada na região Nordeste do Brasil. Para a coleta dos dados utilizou-se um questionário estruturado com resposta em escala Likert. Após teste do modelo utilizando equações estruturais, 6 das 9 hipóteses propostas no modelo teórico foram suportadas. O modelo foi eficaz para analisar as relações entre a variável latente e seus indicadores associados e para compreender as relações causais entre as variáveis latentes. Os resultados mostraram que a comunicação operacional acontece por meio da interação do homem com as tecnologias de informação e comunicação, sendo influenciada pelas ações da gestão do conhecimento em 77%. O resultado do modelo neuro-fuzzy mostrou que o gerenciamento de informações no chão de fábrica melhora à medida que ações são realizadas para adquirir, armazenar e distribuir informações. O modelo apresentou contribuições relevantes para o refinamento da teoria e contribuições práticas para apoiar o gerenciamento da informação no chão de fábrica.


  • Mostrar Abstract
  • The absence of actions to manage information in the operational sphere (on the shop floor) affects the communication quality in this sector. Communication problems, in turn, can negatively impact operational security and organizational culture. Thus, this study proposed a model to analyze communication in the operational sector using the Structural Equation Modeling technique. A mathematical model was presented, consisting of 1 exogenous latent variable, knowledge management, and 4 endogenous variables: (i) oral communication; (ii) written communication; (iii) human interaction with information and communication technologies; and (iv) the operational communication. After this analysis, and using the same database, a supplementary study was developed from modeling an adaptive neuro-fuzzy system to assess information management in the operational sector. The case study was carried out in an onshore oil production region located in the Northeast region of Brazil. For data collection, a structured questionnaire with a Likert scale answer was used. The model using structural equations supported 6 of the 9 hypotheses proposed in the theoretical model. It was effective for analyzing the relationships between the latent variable and its associated indicators and for understanding the causal relationships between the latent variables. The results showed that operational communication happens through the interaction of man with information and communication technologies, being influenced by knowledge management actions in 77%. The result of the neuro-fuzzy model showed that information management on the shop floor improves as actions are taken to acquire, store and distribute information. The model presented relevant contributions to the refinement of theory and practical contributions to support information management on the shop floor.

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  • ÁLVARO CAVALCANTI DE ALMEIDA FILHO
  • Avaliação do saneamento básico no Brasil: uma abordagem sobre eficiência setorial e impacto na saúde da população em regiões em desenvolvimento.

  • Orientador : KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Adelmo Lima Bastos
  • CARLOS ARTHUR MATTOS TEIXEIRA CAVALCANTE
  • CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • JORGE LAUREANO MOYA RODRIGUEZ
  • KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • Renato de Mei Romero
  • Data: 16/06/2021

  • Mostrar Resumo
  • O processo de universalização do saneamento básico revela-se como um indutor de uma melhor qualidade de vida e saúde da população, de acordo com a literatura especializada. A formulação de políticas públicas e o estímulo a investimentos públicos e privados passaram a exercer um papel de destaque na provisão de acesso à água encanada e ao esgotamento sanitário. Isso especialmente em países em desenvolvimento e como parte de um recente esforço global que visa universalizar, até 2030, esses serviços fundamentais para a vida humana e para os objetivos de desenvolvimento sustentável. Diante disso, este estudo tem como objetivo estimar o desempenho da gestão integrada do saneamento básico nos municípios brasileiros e seu impacto sobre a saúde da população em regiões com baixo nível de desenvolvimento humano. Foi desenvolvido um modelo empírico que relaciona três aspectos dessa questão: a relação entre performance e cobertura da provisão do saneamento básico nos municípios brasileiros; a análise da dinâmica do setor de saneamento básico do Brasil, entre os anos de 2008 e 2016, quanto à produtividade do setor a partir de marco regulatório nacional; e a avaliação do papel da ampliação do saneamento básico em municípios de uma região brasileira que apresenta um baixo nível de desenvolvimento social e elevada taxa de mortalidade infantil. As abordagens de Análise Envoltória de Dados Múltipla (M-DEA) e Análise de Equações Estruturais (AEE) são aplicadas neste estudo aos microdados do Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento, Censo Demográfico, Censo da Educação Básica, Sistema de Informação do Departamento de Informática do SUS e Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento. Os resultados principais permitem corroborar que a escassez de infraestrutura de saneamento básico nos domicílios é potencializada por uma ineficiência de gestão dos recursos operacionais e financeiros do setor, produzindo efeitos perversos sobre o alto nível de mortalidade infantil em regiões mais pobres do Brasil. Estimou-se que as companhias de saneamento analisadas podem ampliar em mais de 60% os seus resultados operacionais e de cobertura de atendimento nos municípios que atuam e que a ampliação de 10% na taxa de cobertura de esgotamento nos domicílios está associada à redução de 5,7 mortes por 1.000 nascidos vivos. As evidências encontradas fornecem indicativos para subsidiar a tomada de decisão dos gestores e formuladores de políticas públicas de saneamento no país em nível microanalítico. Isso possibilita um melhor posicionamento competitivo no setor para a gestão integrada do saneamento básico e a sua universalização no Brasil, com fortes argumentos para uma maior priorização de investimentos de recursos públicos na área, sobretudo, em regiões mais pobres.


  • Mostrar Abstract
  • The process of universalization of basic sanitation reveals as an inducer of a better quality of life and population health according to the specialized literature. Public policy-making and stimulating public and private investment have come to play a prominent role in providing access to piped water and basic sanitation facilities. This is especially in developing countries and as part of a recent global effort which aim at universalizing, by 2030, the drinking water supply services and the sanitation conditions, both fundamental for human life and sustainable development goals. Given this situation, the aim of this study is to estimate the performance of integrated management of basic sanitation in Brazilian municipalities and its impact on population health in regions with low human development. Empirical model is developed that relates three aspects of this issue: evaluation of the relationship between performance and low coverage of basic sanitation provision in Brazilian municipalities, analysis of the dynamics of the basic sanitation sector in Brazil between 2008 and 2016, regarding productivity from the national regulatory framework, and the evaluation of the role of the expansion of basic sanitation in municipalities of a Brazilian region which is widely known for its low social development and a high level of child mortality. The Multiple Data Envelopment Analysis (M-DEA) and Structural Equation Analysis (SEA) approaches are used in this study with microdata from the Brazilian Basic Sanitation Information System, Demographic Census, Basic Education Census, Brazilian Unified Health System Information Technology Department and United Nations Development Programme. The main results corroborate that the lack of basic sanitation infrastructure in households is potentiated by the inefficiency of managing the sector's operational and financial resources, causing perverse effects on the high level of child mortality in the Brazilian poorest regions. It is estimated that the analyzed sanitation companies may increase their operational and service coverage results by more than 60% in the municipalities where such companies operate and that the 10% increase in access to household sanitary sewage is associated to a reduction of 5.7 deaths per 1,000 born alive. The results found provides subsidies to support decision making by sanitation managers and public policy makers in the country at microanalytic level. This enables a better competitive position in the sector for integrated sanitation management and its universalization in Brazil, as solid support in favor of prioritizing public investment on basic sanitation projects particularly in the poorest regions.

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  • SANDRA MARIA CONCEIÇÃO PINHEIRO
  • Uma abordagem dos modelos de longa duração para análise de sobrevivência da evasão de estudantes em cursos de engenharia: EPUFBA como um estudo de caso

  • Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
  • EDUARDO DO NASCIMENTO
  • ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
  • KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • SONIA MARIA ROCHA SAMPAIO
  • Data: 17/06/2021

  • Mostrar Resumo
  • As taxas de evasão e diplomação em instituições de ensino superior tem sido tema de constantes discussões, não apenas no Brasil, mas em outros países do mundo. No Brasil, o tema fez parte de uma das diretrizes do plano de Reestruturação e Expansão das Universidades Federais (REUNI), programa que possibilitou às universidades federais condições para ampliação do acesso e permanência na educação superior. Diversos são os fatores que podem conduzir os estudantes ao abandono dos cursos, mas, estudos têm apontado a associação de fatores acadêmicos, com as taxas de evasão dos cursos. O presente trabalho busca contribuir com a construção de um modelo de sobrevivência de fração de cura, para estudar o efeito que os níveis de desempenho exercem no processo de evasão de estudantes dos cursos de engenharia. O desempenho dos estudantes foi mensurado através de uma medida proposta, que foi aplicada em componentes de matemática e física do ciclo básico. Foram analisados nove cursos de engenharia da Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia (EPUFBA). Os cursos de engenharia foram considerados neste trabalho por apresentarem elevados percentuais de evasão de estudantes, e pela atual relevância da formação de profissionais de engenharia habilitados e capacitados, para atuarem em um mundo cada vez mais exigente, em decorrência do avanço das inovações tecnológicas. Os resultados mostraram que apenas quatro, dos nove cursos de engenharia, apresentaram percentuais de diplomados entre 50% e 70%, os demais cursos apresentaram percentuais de diplomados abaixo de 50%. Os cursos que apresentaram os menores percentuais de diplomação são aqueles que apresentaram maiores percentuais de abandono voluntário e piores desempenho nos componentes de matemática e física dos semestres iniciais. O coeficiente de rendimento dos estudantes que evadiram dos cursos, em geral, é duas vezes menor que o coeficiente de rendimento dos estudantes que conseguiram concluir seus cursos. Os quatro primeiros semestres dos cursos são cruciais para os estudantes, pois mais de 50% deles abandonam os cursos nesse período. A medida de avaliação do desempenho nos componentes, proposta neste trabalho, mostrou-se eficiente ao identificar as faixas de desempenho de maiores riscos para a evasão. Os resultados encontrados neste trabalho ratificam afirmações feitas em outros estudos, quando relacionam o risco de evasão ao baixo desempenho nos semestres iniciais. O modelo de longa duração de tempo de promoção apresentou estimativas consistentes, e ajustou, satisfatoriamente, as covariáveis acadêmicas ao tempo de permanência dos estudantes até a evasão. Através das estimativas obtidas pelo ajuste do modelo, verificou-se que as probabilidades dos estudantes não serem suscetíveis à evasão geralmente são mais elevadas quando o baixo desempenho ocorreu em componentes ministrados no 2º semestre ou 3º semestre.


  • Mostrar Abstract
  • Dropout and graduation rates in higher education institutions have been the subject of constant discussions, not only in Brazil, but in other countries around the world. In Brazil, the theme was part of one of the guidelines of the Plan for Restructuring and Expansion of Federal Universities (REUNI), a program that allowed federal universities conditions to expand access and permanence in higher education. There are several factors that can lead students to drop out of programs, but studies have pointed out the association of academic factors with program dropout rates. This work seeks to contribute to the construction of a cure fraction survival model, to study the effect that performance levels have on the dropout process of students from engineering programs. Student performance was measured using a proposed measure that was applied to math and physics courses of the basic cycle. Nine engineering programs from the Polytechnic School of the Federal University of Bahia (EPUFBA) were analyzed. Engineering programs were considered in this work because they present high percentages of students dropping out, and because of the current relevance of training qualified and skilled engineering professionals to work in an increasingly demanding world, due to the advancement of technological innovations. The results showed that only four of the nine engineering programs had graduate percentages between 50% and 70%, the remaining programs had graduate percentages below 50%. The programs that presented the lowest graduation percentages are those that presented the highest percentages of voluntary dropouts and the worst performance in the math and physics courses of the first semesters. The yield coefficient of students who have dropped out of programs is generally twice as low as the yield coefficient of students who have managed to complete their programs. The first four semesters of the programs are crucial for students, since more than 50% of them drop out during this period. The measure of performance evaluation in the courses, proposed in this study, proved to be efficient in identifying the performance ranges of higher risk for dropping out. The results found in this study confirm statements made in other studies, when they relate the risk of dropout to poor performance in the initial semesters. The long-term model of promotion time presented consistent estimates, and adjusted satisfactorily the academic covariates to the students' time to dropout. Through the estimates obtained by fitting the model, it was found that the probabilities of students not being susceptible to dropout are generally higher when low performance occurred in courses taught in the 2nd or 3rd semester.

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  • DANIEL KOULOUKOUI
  • MODELAGEM DE FATORES QUE INFLUENCIAM A IMPLEMENTAÇÃO DE ESTRATÉGIAS ÀS MUDANÇAS CLIMÁTICAS: UMA ABORDAGEM EMPRESARIAL INTERNACIONAL.

  • Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDNILDO ANDRADE TORRES
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
  • Nathalie DE MARCELLIS
  • Luis M. Serra
  • Data: 12/07/2021

  • Mostrar Resumo
  • Os riscos climáticos podem ter implicações econômicas e financeiras significativas para as empresas de todos os setores e seu enfrentamento demanda respostas efetivas urgentes. Por isso, as empresas precisam compreender esses riscos, identificá-los, avaliá-los e tomar medidas para gerenciá-los. O principal objetivo deste estudo foi investigar os fatores potenciais que influenciam na implementação de estratégias de mudanças climáticas pelas corporações, à luz da Teoria da legitimidade, de Agência e dos Stakeholders. Para alcançá-lo, foi realizado um estudo empírico, em empresas brasileiras, francesas e dos EUA, listadas em bolsas de valores, que responderam aos questionários do Carbon Disclosure Project (CDP), no período entre 2016 e 2018, totalizando 639 observações. As evidências sugerem que embora a conscientização da exposição ao risco climático das empresas pesquisadas seja embrionária, 97 %, 96 % e 88 % respectivamente, das organizações francesas, estadunidenses e brasileiras integram a gestão de riscos climáticos ao processo global e interdisciplinar de gestão de riscos. Descobriu-se, também, inúmeras empresas multinacionais que alegam não ter identificado nenhum risco climático com potencial de impactar seus negócios. De forma global, as empresas analisadas estão 1,41 vezes mais expostas ao risco regulatório do que ao risco físico. Por outro lado, estão 3,12 vezes mais expostas aos riscos regulatórios do que aos riscos de mercado. Também, 31 % das empresas brasileiras não tiveram nenhum projeto efetivamente implementado; essa percentagem é de 15 % na França e 8 % nos EUA. Ademais, 30 %, 7 % e 8 % não tiveram nenhuma iniciativa climática implementada, respectivamente do Brasil, França e EUA. A maioria esmagadora das inciativas implementadas em todos os países é a “eficiência energética” enquanto as menos implementadas foram energias solar e eólica. Assim, as empresas estão apostando cada vez mais a eficiência energética como a forma mais eficiente de reduzir as emissões de gases, a principal causa do aquecimento global. Concluiu-se que os esforços de enfrentamento das mudanças climáticas das empresas analisadas ainda são tímidos e incipientes. Os resultados da modelagem apontaram que, dos 14 fatores analisados, 13 influenciam de forma diferente de um país para outro. Existem 4 fatores chaves que, independentemente do país ou da região, determinam a implementação de estratégias climáticas pelas empresas: a rentabilidade, tamanho do conselho de administração, a regulamentação climática e a empresa de auditoria. Evidências revelaram que, apesar do baixo nível de maturidade na gestão de riscos climáticos e de esforços muito tímidos e incipientes no tocante às estratégias de enfrentamento às mudanças climáticas das empresas analisadas, se for adotadas medidas de incentivos que aumentam o desempenho econômico e financeiro (incentivos fiscais, por exemplo), ou o aumento do tamanho do conselho de administração, ou criação de novas regulamentações climáticas ou endurecendo as existentes, bem como o incentivo para adoção de processo de auditoria aumentariam diretamente a implementação de estratégias às mudanças climáticas.


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  • Climate risks can have significant economic and financial implications for companies in all sectors and addressing them requires effective and urgent responses. Therefore, companies need to understand these risks, identify them, evaluate them and take steps to manage them. The main objective of this study was to investigate the potential factors that influence the implementation of climate change strategies by corporations, in the light of the Theory of Legitimacy, Agency, and Stakeholders. To achieve this, an empirical study was carried out in Brazilian, French, and US companies, listed on stock exchanges, which answered the questionnaires of the Carbon Disclosure Project (CDP), in the period between 2016 and 2018, totaling 639 observations. Evidence suggests that although awareness of climate risk exposure by companies surveyed is embryonic, 97%, 96%,
    and 88%, respectively, of French, American, and Brazilian organizations integrate climate risk management into the global and interdisciplinary risk management process. It was also discovered that numerous multinational companies claim that they have not identified any climate risk with the potential to impact their business. Globally, the companies analyzed are 1.41 times more exposed to regulatory risk than to physical risk. On the other hand, they are 3.12 times more exposed to regulatory risks than to market risks. Also, 31% of Brazilian companies did not have any projects effectively implemented; this percentage is 15% in France and 8% in the USA. In addition, 30%, 7%, and 8% had no climate initiative implemented, respectively from Brazil, France, and the USA. The overwhelming majority of the initiatives implemented in all countries is “energy efficiency” while the least implemented were solar and wind energy. Thus, companies are increasingly betting on energy efficiency as the most efficient way to reduce gas emissions, the main cause of global warming. It was concluded that the climate change efforts of the analyzed companies are still timid and incipient. The modeling results showed that of the 14 factors analyzed, 13 influence differently from one country to another. There are 4 key factors that, regardless of the country or region, determine the implementation of climate strategies by
    companies: profitability, size of the board of directors, climate regulation, and the auditing company. Evidence revealed that, despite the low level of maturity in the management of climate risks and very timid and incipient efforts regarding the strategies to deal with climate change of the analyzed companies, if incentive measures are adopted that increase economic and financial performance (incentives for example), or increasing the size of the board of directors, or creating new climate regulations or tightening existing ones, as well as encouraging the adoption of an audit process would directly increase the implementation of climate change strategies.

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  • WANDERBEG CORREIA DE ARAÚJO
  • DESENVOLVIMENTO DE UMA ABORDAGEM MULTIMETODOLÓGICA PARA APOIAR NA GESTÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA.

  • Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
  • Mauricio Uriona Maldonado
  • SAULO DE TARSO MARQUES BEZERRA
  • Marcele Elisa Fontana
  • Data: 09/08/2021

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  • Os benefícios fornecidos pelos modelos de dinâmica do sistema estão diretamente relacionados à sua correta construção. Um dos principais desafios no processo de construção desses modelos é que eles devem ser capazes de representar efetivamente uma situação problemática específica. Para o processo de estruturação do problema de gestão de sistemas de abastecimento de água, isto requer esforços de compreensão para “soluções divergentes”, por envolver uma estrutura complexa e inter-relacionadas de vários especialistas envolvidos com diferentes visões e propostas de soluções, que podem ser conflitantes. À luz da discussão acima, este estudo possui como objetivo principal desenvolver uma abordagem multimetodológica, combinando o método de estruturação de problemas Strategic Options Development and Analysis (SODA) com o modelo System Dynamics (SD). O papel de cada um destes representa claramente a contribuição deste estudo: o SODA na fase da estruturação do problema (construção de alternativas para a resolução de tal problema) e a SD na fase de avaliação dessas alternativas. A abordagem multimetodológica desenvolvida será usada para criar e simular cenários considerando estratégias de gestão, e as diversas variáveis que afetam um sistema de abastecimento de água, incluindo o crescimento populacional, a fim de avaliar estratégias de gestão hídrica mais "assertiva(s)” que poderiam ter sido adotadas para o enfrentamento da crise hídrica (2012-2017) e analisar cenários futuros. Os resultados mostram que, baseado na visão de especialistas com bastante experiência para o caso estudado, foi possível estruturar o problema e, portanto, propor um conjunto de estratégias (alternativas), as quais foram: controle de perdas, reuso de água residuária, aplicação de tarifas mais eficientes na redução do desperdício de água, transposição de água entre bacias e conscientização no uso dos recursos hídricos. Após o levantamento das alternativas, cenários foram simulados considerando essas estratégias. Analisando estes cenários, constatou-se que apesar das opções de gestão de demanda serem soluções eficazes em um curto prazo de escassez hídrica, (por exemplo a influência da tarifa baseada na escassez na redução dos usos da água), essas estratégias já não seriam suficientes em um contexto de secas severas e em um sistema produtor de água que é altamente dependente de chuvas, conforme o caso da região semiárida da Paraíba. Por outro lado, politicas envolvendo a gestão da oferta de água, por exemplo, reuso de água residuaís e a transposição de água entre bacias, aqui considerando o PISF, são bastantes eficazes para manter o fornecimento de água e evitar um colapso hídrico na região. Além disso, o emprego da abordagem de Monte Carlo na simulação da dinâmica do sistema provou que o abastecimento de água é sensível a tarifas baseadas na escassez, reutilização de águas residuais e transferência de água entre bacias. Espera-se que o desenvolvimento dessa abordagem multimetodológica seja útil para apoiar os gestores na tomada de decisão e implementação de estratégias de gestão hídrica.


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  • The benefits provided by a model of system dynamics are directly related to its correct construction. One of the main challenges in the process of building such models is that they must be able to effectively represent a specific problematic situation. For the process of structuring the problem of managing water supply systems, this requires efforts to understand "divergent solutions", for involves a complex and interrelated structure of several specialists involved with different views and proposed solutions, which may be conflicting. In light of the above discussion, this study has as its main objective to develop a multi-methodological approach, combining the Strategic Options Development and Analysis (SODA) problem structuring method with the System Dynamics (SD) model. The role of each of these clearly represents the contribution of this study: SODA in the phase of structuring the problem (construction of alternatives to solve such a problem) and SD in the phase of evaluating these alternatives. The developed multi-methodological approach will be used to create and simulate scenarios considering management strategies, and the various variables that affect a water supply system, including population growth, in order to assess more "assertive" water management strategies than could have been adopted to face the water crisis (2012-2017) and analyze future scenarios.The results show that, based on the view of specialists with considerable experience for the case studied, it was possible to structure the problem and, therefore, propose a set of strategies (alternatives), which were: water loss control, wastewater reuse, application of more efficient tariffs to reduce water waste, inter-basin water transfer, and awareness regarding the use of water resources. After the survey of alternatives, scenarios were simulated considering these strategies. Analyzing these scenarios, it was found that despite of the management options claims to be effective solutions in a short term water scarcity, (for example the influence of the scarcity-based tariff on the reduction of water uses), these strategies would no longer be sufficient in a context of severe droughts and in a water production system that it is highly dependent on rainfall, as is the case in the semi-arid region of Paraíba. On the other hand, policies involving the management of water supply, e.g., wastewater reuse and inter-basin water transfers, here considering the PISF, are quite effective in maintaining the water supply and avoiding a water collapse in the region. Furthermore, employing the Monte Carlo approach in simulating the system dynamics proved that water supply is sensitive to tariffs based on scarcity, wastewater reuse and water transfer between basins. It is expected that the development of this multi-methodological approach will be useful to support managers in decision making and implementation of water management strategies.

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  • LUANE ALCÂNTARA NUNES
  • DIAGNÓSTICO DO DESPERDÍCIO, POSSIBILIDADES DE APLICAÇÃO E DEMANDA FUTURA DAS CASCAS DO COCO VERDE COM AVALIAÇÃO DA INCERTEZA DAS INFORMAÇÕES.

  • Orientador : RICARDO DE ARAUJO KALID
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Juliano Zaffalon Gerber
  • Adriano Marcos Rodrigues Figueiredo
  • Fábio Mariano Bayer
  • Luciano Brito Rodrigues
  • MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • RICARDO DE ARAUJO KALID
  • Data: 10/08/2021

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  • As informações sobre as quantidades das cascas de coco verde produzidas nas regiões litorâneas não são bem conhecidas, o que pode dificultar o manejo desses materiais frequentemente desperdiçados, bem como o entendimento de que eles podem ser inseridos num processo produtivo como matéria-prima, com diversas possibilidades de utilização e de geração de renda. Diante desse quadro, o objetivo desta pesquisa consiste em desenvolver um diagnóstico do potencial de valorização das cascas de coco verde, pós consumo da água, em locais públicos de municípios do litoral sul e baixo sul da Bahia. Também pretende-se identificar a demanda futura da possibilidade potencial para a valorização das cascas, fornecendo subsídios que possam ser utilizados para a organização do aproveitamento desse material. Nesse contexto, seguindo o método da pesquisa, composto por cinco etapas, foi possível obter os seguintes resultados: (i) caracterização e diagnóstico do desperdício das cascas na região; (ii) quantidade de cascas geradas por cabana ao longo dos meses; (iii) as equivalências em massa de fibras e volume ocupado; (iv) logística de manuseamento das cascas entre os comerciantes; disposição ambiental das cascas nos locais visitados; (v) análise da disponibilidade de cooperação entre os empreendedores e pesquisadores de universidades ou centros de pesquisa; análise dos pontos fortes e pontos fracos e das oportunidades e ameaças (SWOT); (vi) identificação dos principais grupos de possibilidades de aplicação das cascas de coco verde no mercado e um produto potencial de valorização – tubetes para criação de mudas de cacau; (vii) obtenção da demanda futura de tubetes na região por intermédio de técnicas quantitativas de predição de séries temporais; e (viii) a avaliação da incerteza de todas as informações quantitativas tratadas na pesquisa. As principais contribuições científicas desse trabalho consistem, portanto, (a) no diagnóstico do desperdício das cascas de coco verde na região; (b) nas possibilidades de aplicação das cascas de coco; (c) no método de previsão de demanda elaborado para séries temporais sem tendência e com alta variabilidade; e (d) na avaliação da incerteza das informações quantitativas obtidas. Dessa forma, o estudo desenvolvido pode ser utilizado como subsídio, seja para replicação do processo de pesquisa em outros tipos de resíduos alocados em qualquer região, seja para a adoção de políticas públicas para gerir esses materiais, ou mesmo para o incentivo e a criação de um cenário produtivo apropriado para o gerenciamento das cascas de coco verde na região de estudo, o que contribui para o entendimento do potencial de geração de valor ambiental, econômico e social a partir do aproveitamento e processamento desses materiais desperdiçados.


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  • Information on the quantities of green coconut shells produced in coastal regions is not well known, which can make it difficult to manage these frequently wasted materials, as well as the understanding that they can be included in a production process as a raw material, with various possibilities of use and income generation. Given this situation, the objective of this research is to develop a diagnosis of the potential for valorization of green coconut shells, after water consumption, in public places in municipalities on the southern and southern coast of Bahia. It is also intended to identify the future demand of the potential possibility for the recovery of the bark, providing subsidies that can be used to organize the use of this material. In this context, following the research method, consisting of five steps, it was possible to obtain the following results: (i) characterization and diagnosis of bark waste in the region; (ii) amount of bark generated per hut over the months; (iii) equivalences in fiber mass and occupied volume; (iv) bark handling logistics among merchants; environmental disposition of the shells in the visited places; (v) analysis of the availability of cooperation between entrepreneurs and researchers from universities or research centers; analysis of strengths and weaknesses and opportunities and threats (SWOT); (vi) identification of the main groups of possibilities for the application of green coconut husks in the market and a potential product for valorization – tubes for the creation of cocoa seedlings; (vii) obtaining future demand for tubes in the region through quantitative techniques for predicting time series; and (viii) the evaluation of the uncertainty of all quantitative information dealt with in the research. The main scientific contributions of this work consist, therefore, (a) in the diagnosis of the waste of green coconut shells in the region; (b) the possibilities of application of coconut shells; (c) in the demand forecasting method elaborated for time series without trends and with high variability; and (d) in assessing the uncertainty of the quantitative information obtained. Thus, the study developed can be used as a subsidy, either for replicating the research process in other types of waste allocated in any region, or for the adoption of public policies to manage these materials, or even for the encouragement and creation of an appropriate productive scenario for the management of green coconut shells in the study region, which contributes to the understanding of the potential for generating environmental, economic and social value from the use and processing of these wasted materials

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  • FELIPE ANDRADE TORRES
  • Synergetic Effects of Alternative Fuels on Compression-Ignition Engines: Potential of Ethanol and Fischer-Tropsch Diesel Blends.

  • Orientador : SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • MAGIN LAPUERTA AMIGO
  • KHAMID MAHKAMOV
  • ATHANASIOS TSOLAKIS
  • JOSÉ RICARDO SODRÉ
  • JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
  • Jorge José Gomes Martins
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • Data: 31/08/2021

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  • Atualmente, o interesse de pesquisas relacionadas à aplicação de combustíveis alternativos, como o etanol, para mitigar o uso do diesel fóssil é crescente. Além disso, outro potencial combustível, embora não convencional, é o Fischer-Tropsch (F-T) diesel, que é um combustível sintetizado que também pode ser produzido a partir de biomassa. Porém, como a miscibilidade entre esses dois combustíveis é limitada, outro biocombustível foi considerado para promover a estabilidade da mistura, o biodiesel. O presente trabalho objetivou propor uma mistura de combustíveis alternativos e investigar os efeitos desta mistura na combustão, caracterização das emissões e do material particulado, desempenho de um sistema de pós-tratamento de gases e análise exergética de um motor diesel. Etanol, F-T diesel e biodiesel foram misturados nas respectivas frações volumétricas de 15, 50 e 35% (FTD50E15B35). Um motor diesel monocilíndrico equipado com sistema de injeção common-rail foi utilizado para testar essa mistura e comparar os resultados com o diesel e uma mistura de etanol, diesel e biodiesel, nessas mesmas frações volumétricas (D50E15B35). Foi demonstrado que o F-T diesel e o etanol podem ser concebidos para atender aos padrões atuais de combustível, desde que o biodiesel seja adicionado à mistura. O FTD50E15B35 reduziu as emissões regulamentadas de HC, NO e MP, porém, com uma penalidade nas emissões de CO em comparação com o óleo diesel. Os hidrocarbonetos pesados diminuíram, enquanto os hidrocarbonetos de cadeia leve aumentaram em relação ao diesel. As emissões não regulamentadas, N2O, NH3 e HNCO, diminuíram, embora o CH2O tenha aumentado para as misturas. Além disso, o catalisador de oxidação do diesel reduziu efetivamente os níveis de CO, HC e NO, entretanto, as temperaturas de light-off tiverem seus valores aumentados. Além disso, o número total de partículas e a concentração de massa de FTD50E15B35 foram menores que para o D50E15B35 e o diesel. Além disso, as eficiências, energética e exergética, foram semelhantes, em torno de 26% e 24%, respectivamente. A eficiência energética e a exergética do FTD50E15B35 foram inferiores às do diesel. Concluiu-se que o etanol, o F-T diesel e o biodiesel possuem propriedades individuais que, quando combinadas, apresentam potencial de redução da emissão de particulados juntamente com sistemas de pós-tratamento e estratégias de injeção, promovendo benefícios para a combustão do motor, conforme previsão para futuras normas regulamentárias de controle de emissões.


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  • Nowadays, research interest related to the application of alternative fuels, such as ethanol, to mitigate the utilization of fossil diesel fuel is increasing. Furthermore, another potential non-conventional fuel is the Fischer-Tropsch (F-T) diesel, which is a synthesized fuel that may also be produced from biomass. However, as the miscibility between these two biofuels is limited, thus, another biofuel was considered to promote the blend stability, the biodiesel. The present work aimed to propose a blend of alternative fuels and investigate the effects of the mixture on a diesel engine's combustion, exhaust emissions, particulate matter characteristics, the performance of an aftertreatment system, as well as an exergetic analysis. Ethanol, F-T diesel, and biodiesel were blended in the volumetric fractions of 15, 50, and 35%, respectively (FTD50E15B35). A single-cylinder diesel engine equipped with a common-rail injection system was used to test this blend and compare the results with diesel and a blend of ethanol, diesel, and biodiesel in these same volumetric fractions (D50E15B35). It was shown that F-T diesel and ethanol could be designed to conform with the current fuel standards provided that biodiesel is added to the mixture. FTD50E15B35 reduced the regulated emissions of THC, NO, and PM, however, with a penalty in CO emissions in comparison with diesel fuel. The heavy-hydrocarbons decreased, whilst the light-hydrocarbons increased in comparison with diesel. The unregulated emissions, N2O, NH3, and HNCO, decreased for the blends, although CH2O slightly increased. Besides, the diesel oxidation catalyst (DOC) has effectively reduced the levels of CO, THC, and NO in the exhaust. However, the DOC light-off temperatures of the blends were shifted to higher values. Further, the total particle number and mass concentrations of FTD50E15B35 were lower than for D50E15B35 and diesel. Further, the energy and the exergy efficiencies were found to be similar, around 26% and 24%, respectively. Both energy and exergy efficiencies of FTD50E15B35 were slightly lower than for diesel fuel. It was concluded that ethanol, F–T diesel, and biodiesel have individual properties that, when combined, have a potential for particulate emission-reducing along with aftertreatment systems and injection strategies promoting benefits for the engine combustion, as future emissions legislation standards are foreseen to be more stringent

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  • EDISON CAMILO DE MORAES JUNIOR
  • NOVOS DISPOSITIVOS E ANALISADOR VIRTUAL PARA MONITORAMENTO DA PRODUTIVIDADE AGRÍCOLA EM TEMPO REAL NA INDÚSTRIA SUCROALCOOLEIRA.

  • Orientador : CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • IURI MUNIZ PEPE
  • MARCUS VINICIUS AMERICANO DA COSTA FILHO
  • DANIEL IBRAIM PIRES ATALA
  • CAMILO FREDDY MENDOZA MOREJON
  • Jandecy Cabral Leite
  • Data: 08/09/2021

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  • O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar respondendo por quase 41% da produção mundial, seguido por Índia (17%) e China (6%). A qualidade da cana de açúcar é um importante fator nos processos industriais que envolvem a produção de açúcar e álcool.
    Os dispositivos não destrutivos para monitoramento da qualidade compreendem os métodos espectroscópicos MIR (espectroscopia de infravermelho médio), NIR (espectroscopia no infravermelho próximo) e os dendrômetros eletrônicos. Estes dispositivos apresentam os melhores resultados na predição de variáveis relacionadas à qualidade da cana-de-açúcar, quais sejam, o °Brix, %Pol, fibra e o diâmetro das plantas sendo, porém, de alto custo o que inviabiliza a aplicação em tempo real. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de dois dispositivos eletrônicos não destrutivos e um modelo computacional para a medição e monitoramento da taxa de crescimento da cana-de-açúcar e do seu teor de açúcar. Em relação ao crescimento da cana, as medições do diâmetro do caule obtidas pelo dispositivo tiveram um erro médio de ±3 mm (aproximadamente 10% em um diâmetro médio de 30 mm) tomando-se como referência o valor obtido através de um paquímetro padrão. O medidor do teor de sacarose para cana-de-açúcar desenvolvido (UltraBrix) emprega a técnica de onda contínua, tendo apresentado desvio padrão de 0,34 e um coeficiente de determinação (R2) de 0,97 tomando-se como referência valores medidos por um refratômetro. O custo do UltraBrix é cerca de 2800 vezes inferior ao custo dos dispositivos convencionais (NIR e MIR) de medição representando uma potencial alternativa para a universalização do monitoramento em tempo real do oBrix, principalmente na região Nordeste do Brasil. O modelo empírico baseado em Redes Neurais Artificiais (RNA) forneceu predições satisfatórias para seis cultivares de cana (C0997, RB92579, RB93509, RB845210, RB867515, RB951541, SP791011 e SP813250) com um erro
    médio de 2,60, 3,99, 3,42, 2,95, 3,41 e 3,37, respectivamente, em relação ao ATR (Açúcar Total Recuperável, ton/ha). O modelo neural é, portanto, capaz de monitorar, a partir de outras variáveis (acumulado da radiação solar, acumulado da precipitação de chuva, folha e quantidade de dias do plantio), a evolução do ATR da cana ao longo da safra e identificar o instante adequado para a realização da colheita viabilizando um aumento estimado em cerca de 20% na produção de sacarose.


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  • Brazil is the world's largest producer of sugarcane, accounting for almost 41% of production, followed by India (17%) and China (6%). Sugarcane quality is an important factor in the yield of the sugarcane industry and one of the main indicators of sugarcane quality is the sugar content (°Brix). In addition to oBrix, Total Recoverable Sugar (ATR) is a typical productivity indicator that provides the mass of sugar (kg) present in a ton of cane produced. Currently, the methods most used by the sugar and alcohol industries to measure °Brix are the °Brix refractometer, the MIR spectroscopy (middle infrared spectroscopy) and the NIR (near infrared spectroscopy). In turn, the ATR analysis is performed in the sucrose laboratory through physical processes such as clarification and filtration, among others. The technologies for measuring °Brix and ATR are based on sampling and laboratory analysis, which makes it impossible to monitor in real time the quality and productivity of sugarcane and the consequent decision-making in production management. This work presents two innovative proposals for real-time monitoring of sugarcane oBrix and ATR. In the first case (oBrix), two electronic devices (Dendometer and UltraBrix) were developed that provide a non-destructive alternative for measuring the diameter of the stem and sugar content of the cane directly in the field. In the second case (ATR), a pseudo-dynamic model based on Artificial Neural Networks (ANN) was identified to estimate the ATR throughout production, based on meteorological measurements. Stem diameter measurements obtained by the device had a mean error of ±3 mm (approximately 10% at an average diameter of 30 mm) using a standard caliper measurement as a reference. The sucrose content meter (UltraBrix) employs the continuous wave technique and the estimates provided a coefficient of determination (R2) of 0.83, taking as reference values measured by a refractometer. The neural models identified for six cultivars (C0997, RB92579, RB93509, RB845210, RB867515 and SP791011) provided an average error in estimating the final ATR (kg/ton) of the crop of 2,60 (2,01 %), 3,99 (2,86 %), 3,42 (2,49 %), 2,95 (2,09 %), 3,41 (2,53 %) and 3,37 (2,47 %), respectively. Empirical models based on ANN include input variables (accumulated solar radiation, accumulated rainfall, leaves and number of days of planting) that are easy to measure/monitor, which allows the estimation of the evolution of the sugarcane ATR throughout the harvest and the identification of the appropriate time to carry out the harvest, enabling an estimated increase of around 20% in sucrose production.

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  • JONEI MARQUES DA COSTA
  • PRODUÇÃO DE BIODIESEL CATALISADA POR BENTONITA FUNCIONALIZADA.

  • Orientador : LUIZ ROGERIO PINHO DE ANDRADE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO ROLANDO VALENZUELA DIAZ
  • NÚBIA MOURA RIBEIRO
  • ROBERTO JORGE DE CAMARA CARDOSO
  • EDNILDO ANDRADE TORRES
  • LUIZ ROGERIO PINHO DE ANDRADE LIMA
  • Data: 21/10/2021

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  • O óleo de algodão é uma das principais matérias-primas para a produção de biodiesel no Brasil e é
    tradicionalmente produzido por transesterificação com metanol e catalisador homogêneo. No entanto,
    catalisadores heterogêneos podem ser usados para transesterificação de óleo e gordura com álcoois.
    Uma breve revisão mostra que existem muitos estudos de transesterificação com metanol e catalisador
    homogêneo e até agora pouca atenção tem sido dada à transesterificação etílica do óleo de algodão
    usando catalisadores heterogêneos, notadamente um catalisador de argila montemorilonita. O
    objetivo deste estudo foi examinar os efeitos da temperatura e da concentração de alguns sais de
    potássio na síntese de catalisadores de montemorilonita para transesterificação metílica e etílica do
    óleo de algodão. Também foi investigada a influência da razão molar, da concentração do catalisador
    e da temperatura reacional na eficiência da reação. A montemorilonita e os catalisadores foram
    caracterizados por difração de raios-X, espectroscopia de fluorescência de raios-X, espectroscopia de
    infravermelho, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X, analise termogravimétrica e
    microscopia eletrônica. A fases oleosas foram analisadas por espectroscopia de infravermelho e
    cromatografia gasosa, bem como algumas análises para a especificação dos parâmetros de biodiesel.
    Os resultados sugerem que a bentonita funcionalizada por fluoreto de potássio é capaz de catalisar a
    transesterificação etílica do óleo de algodão a 120°C e produzir uma fase oleosa com características
    de um biodiesel. Outros catalisadores de argila funcionalizada por carbonato de potássio, hidróxido
    de potássio e fluoreto de potássio, previamente ativados a 400 ou 700°C são eficientes como
    catalisador da transesterificação metílica a temperatura reacional de 70°C e exibe baixa eficiência na
    transesterificação etílica a baixas temperaturas. Os catalisadores de argila funcionalizada com
    fluoreto de sódio, sódio fluorosilicato, bissulfato de potássio e sulfato de potássio em todas as
    condições de síntese não apresentaram eficiência para a transesterificação etílica ou metílica, tal
    resultado pode ser atribuído a eleva acidez destes catalisadores. A aplicação industrial de argila
    bentonita funcionalizada por fluoreto de potássio como catalisador da transesterificação etílica do
    óleo de algodão destinada à produção de biodiesel é promissora e um campo de investigação atraente.


  • Mostrar Abstract
  • Cotton oil is one of the main feedstocks for biodiesel production in Brazil and is traditionally
    produced by transesterification with methanol and homogeneous catalyst. However, heterogeneous
    catalysts can be used for transesterification of oil and fat with alcohols. A brief review shows there
    are many studies of the transesterification with methanol and homogeneous catalyst and up to now
    little attention has been paid to ethylic transesterification of cotton oil using heterogeneous catalysts,
    notably a montmorillonite clay catalyst. The aim of this study was to examine the effects of
    temperature and concentretion the of some potassium salts in the synthesis of montmorillonite
    catalysts for methylic transesterification of cotton oil. The aim of this study was to examine the effects
    of temperature and the concentration of some potassium salts on the synthesis of montemorilonite
    catalysts for methyl and ethyl transesterification of cotton oil. The influence of the molar ratio, the
    concentration of the catalyst and the reaction temperature on the efficiency of the reaction was also
    investigated. Montemorilonite and catalysts were characterized by X-ray diffraction, X-ray
    fluorescence spectroscopy, infrared spectroscopy, X-ray excited photoelectron spectroscopy,
    thermogravimetric analysis and electron microscopy. The oil phases were analyzed by infrared
    spectroscopy and gas chromatography, as well as some analyzes for the specification of the biodiesel
    parameters. The results suggest that potassium fluoride functionalized bentonite is able to catalyze
    the ethyl transesterification of cotton oil at 120°C and produce an oily phase with the characteristics
    of a biodiesel. Other clay catalysts functionalized by potassium carbonate, potassium hydroxide and
    potassium fluoride, previously activated at 400 or 700°C, are effective as a catalyst for methyl
    transesterification at a reaction temperature of 70°C and exhibit low efficiency in ethyl
    transesterification at low temperatures. The clay catalysts functionalized with sodium fluoride,
    sodium fluorosilicate, potassium bisulfate and potassium sulfate in all synthesis conditions did not
    show efficiency for ethyl or methyl transesterification, such result can be attributed to the high acidity
    of these catalysts. The industrial application of bentonite clay functionalized by potassium fluoride
    as a catalyst for ethyl transesterification of cotton oil for the production of biodiesel is promising and
    an attractive research field.

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  • MARCUS VINICIUS CARVALHO FAGUNDES
  • MODELAGEM DA GESTÃO DE RISCOS DA CADEIA DE SUPRIMENTOS NA INDÚSTRIA DE PETRÓLEO E GÁS

  • Orientador : SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FRANCISCO GAUDENCIO MENDONCA FREIRES
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • Bruno dos Santos Silvestre
  • Fernando Buarque de Lima Neto
  • HELDER GOMES COSTA
  • ROBSON DA SILVA MAGALHAES
  • Data: 19/11/2021

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  • As cadeias de suprimentos são motores silenciosos da globalização econômica. Há um amplo consenso na literatura e na prática profissional de que as cadeias de suprimentos estão cada vez mais complexas e vulneráveis a riscos que provocam distúrbios, interrupções e reações críticas da sociedade. Nesta tese objetivou-se analisar as oportunidades e limitações de uma modelagem baseada em multicriteria decision-making/analysis e inteligência artificial (MCDM/A-IA) para a gestão de riscos da cadeia de suprimentos (GRCS), desenvolvida através de seleção sistemática, validação e teste de sistema do método híbrido Fuzzy Analytic Hierarchy Process (Fuzzy AHP) aplicado na indústria de petróleo e gás natural. Especificamente, buscou-se: a. realizar o estado da arte pela revisão sistemática da rede de literatura sobre a modelagem da GRCS; b. propor e validar um novo sistema computacional para seleção de fornecedor considerando riscos, baseado no método Fuzzy AHP; e, c. propor e testar sistemicamente uma estrutura holística para avaliação de riscos típicos e sustentáveis da cadeia de suprimentos com suporte computacional do método Fuzzy AHP. Para tanto, realizou-se uma pesquisa aplicada, com fins exploratório, descritivo e preditivo, de abordagem combinada [qualitativa e quantitativa], utilizando pesquisa bibliográfica, desenvolvimento teórico-conceitual, modelagem e estudo de casos. O estado da arte da modelagem da GRCS, realizado com o uso de métodos e ferramentas bibliométricas, possibilitou estabelecer uma compreensão sistêmica do fluxo de pesquisa no campo ao longo do tempo, fornecendo direções de investigação futura. A análise e interpretação das lacunas e tendências de pesquisa do campo permitiram a identificação, seleção e implementação sistemática da modelagem conceitual, matemática e computacional desenvolvida. A proposição e validação de um novo sistema computacional para seleção de fornecedor baseado no método Fuzzy Extended AHP (FEAHP) constituiu uma prova de conceito para verificar a viabilidade de implementação da modelagem da GRCS. A partir do estudo de caso de uma empresa de petróleo e gás natural com ativos onshore, constatou-se que a modelagem da abordagem computacional FEAHP foi capaz de automatizar o processo de seleção de fornecedor de forma racional, flexível e ágil, atendendo a todos os requisitos de desempenho necessários, promovendo, assim, a escolha dos melhores fornecedores em um ambiente de risco e incerteza. Após a validação do software desenvolvido, realizou-se a proposição e teste de sistema de um framework holístico para avaliação de riscos típicos e sustentáveis [riscos multidimensionais] da cadeia de suprimentos com suporte computacional do método FEAHP. Pelo estudo de casos múltiplos de dez empresas de petróleo e gás natural com atuação onshore [principalmente, em campos maduros e/ou marginais], constatou-se que os resultados da identificação e avaliação de riscos concorrem para a criação de estratégias de mitigação e controle de riscos [ação preditiva versus ação proativa], fomentando o desenvolvimento de um Sistema de Gestão de Riscos da Cadeia de Suprimentos. Finalmente, os resultados do teste de sistema da ferramenta FEAHP mostraram que todos os seus elementos combinam-se corretamente e apresentam um desempenho global efetivo, promovendo de forma íntegra, flexível, sem falhas e/ou erros a melhoria da avaliação de riscos da cadeia de suprimentos. Concluiu-se que as diversas oportunidades e/ou potencialidades de uso de uma modelagem baseada em MCDM/A-IA para a GRCS superam as principais limitações e/ou desafios. Não obstante as restrições desta tese, admite-se que ela contribua com o fértil campo de pesquisa e prática profissional da GRCS, promovendo a melhoria da concepção, compreensão, reflexão e do exercício da gestão de redes de suprimentos e operações


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  • Supply chains are silent engines of economic globalization. There is a broad consensus in the literature and in professional practice that supply chains are increasingly complex and vulnerable to risks that cause disturbances, disruptions, and critical reactions from society. In this thesis it has been aimed to analyze the opportunities and limitations of a modeling based on multicriteria decision-making/analysis and artificial intelligence (MCDM/A-AI) for supply chain risk management (SCRM), developed through systematic selection, validation and system testing of the hybrid Fuzzy Analytic Hierarchy Process (Fuzzy AHP) method applied in the oil and natural gas industry. Specifically, it was sought to: a. carry out the state of the art by systematic review of the literature network on the SCRM modeling; b. propose and validate a new computational system for supplier selection considering risks based on the Fuzzy AHP method; and, c. propose and systematically test a holistic framework for assessment of typical and sustainable risks of the supply chain with computational support of the Fuzzy AHP method. To this end, an applied research was conducted, with exploratory, descriptive and predictive purposes, of combined approach [qualitative and quantitative], using literature research, theoretical and conceptual development, modeling and case studies. The state of the art of SCRM modeling, performed using bibliometric methods and tools, allowed for the establishment of a systemic understanding of the flow of research in the field over time, providing future research directions. The analysis and interpretation of research gaps and trends in the field enabled the identification, selection, and systematic implementation of the conceptual, mathematical, and computational modeling developed. The proposition and validation of a new computational system for supplier selection based on the Fuzzy Extended AHP (FEAHP) method constituted a proof of concept to verify the feasibility of implementing the SCRM modeling. From the case study of an oil and natural gas company with onshore assets, it was found that the modeling of the FEAHP computational approach was able to automate the supplier selection process in a rational, flexible and agile way, meeting all the necessary performance requirements, thus promoting the choice of the best suppliers in an environment of risk and uncertainty. After the validation of the developed software, the proposition and system test of a holistic framework for the assessment of typical and sustainable [multidimensional risks] supply chain risks with computational support of the FEAHP method was performed. Through multiple case studies of ten oil and natural gas companies with onshore operations [mainly in mature and/or marginal fields], it was found that the results of risk identification and assessment contribute to the creation of risk mitigation and control strategies [predictive action versus proactive action], fostering the development of a Supply Chain Risk Management System. Finally, the results of the system test of the FEAHP tool showed that all its elements combine correctly and present an effective overall performance, promoting in an integral, flexible, failure-free and/or error-free way the improvement of supply chain risk assessment. It was concluded that the various opportunities and/or potentialities of using an MCDM/A-AI based modeling for SCRM overtake the main limitations and/or challenges. Despite the restrictions of this thesis, it is admitted that it contributes to the fruitful field of SCRM research and professional practice by promoting the improvement of the design, understanding, reflection and practice of supply chain network and operations management.

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  • POLIANA PASTORELE DA SILVA QUIRINO
  • MATHEMATICAL MODELING AND SIMULATION OF AN INDUSTRIAL TOP-FIRED STEAM METHANE REFORMING UNIT

  • Orientador : KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • Esly Ferreira da Costa Junior
  • Caliane Bastos Borba Costa 
  • Príamo Albuquerque Melo Junior
  • Data: 25/11/2021

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  • Este trabalho tem como objetivo desenvolver modelos matemáticos fenomenológicos estacionário e dinâmico de uma unidade industrial de reforma do metano a vapor (SMRU). Para sua descrição completa, quatro volumes de controle são considerados: o reator tubular catalítico, a parede do tubo, o forno e o refratário. São investigados efeitos comumente negligenciados na literatura, por exemplo, a radiação no lado do tubo, a convecção no forno, a energia irradiada pelos tubos de reforma e pelo refratário, bem como a energia absorvida pelo gás na fornalha. O modelo também incorpora as expressões cinéticas que definem as reações de reforma e combustão. Essas reações são descritas por rigorosos balanços distribuídos de massa e energia, ao contrário da abordagem usual na literatura, onde correlações empíricas são usadas para descrever o perfil de liberação de calor da fornalha para os reatores tubulares. Uma previsão mais precisa desse perfil é útil para entender e monitorar a qualidade do gás de síntese para diferentes condições de entrada, sem a necessidade de saber o comprimento da chama. O modelo estacionário do reformador é validado utilizando dados experimentais do parceiro industrial e da literatura. Este modelo é usado para investigar a influência da cinética de reforma no desempenho do reformador. Diferentes expressões cinéticas comumente aplicadas na literatura são comparadas entre si e os resultados, para diferentes condições de operação, confirmam que o reformador opera próximo ao equilíbrio químico. Portanto, a cinética tem pouco efeito sobre o desempenho do reformador, que é função principalmente do gerenciamento de calor enviado aos tubos de reforma. Uma abordagem estatística baseada no planejamento de experimentos e na metodologia de superfície de resposta (RSM) é aplicada para identificar as variáveis e interações mais importantes no processo. Além disso, este estudo visa mapear a região viável ótima de operação do reformador. Esta análise estatística mostra que a proporção de vapor /carbono, vazão de alimentação para o tubo, temperatura do gás de alimentação e temperatura do ar de combustão são as variáveis que mais influenciam o desempenho do processo de reforma. O estudo do reformador evolui com o uso do modelo dinâmico para prever o comportamento temporal e espacial dessas variáveis-chave. Este estudo visa extrair informações mais detalhadas do processo, como condições que podem resultar em picos de temperatura que não seriam previstos com a utilização de um modelo estacionário. Ambos os modelos, estacionário e dinâmico, apresentam perfis de temperatura e composição consistentes com a literatura. Portanto, tais modelos podem servir como uma ferramenta valiosa para auxiliar os operadores na prática operacional, bem como podem ser usados para desenvolver e analisar esquemas de controle na unidade industrial investigada.


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  • This work aims to develop phenomenological mathematical models in a steady and dynamic state of an industrial steam methane reforming unit (SMRU). For its complete description, four control volumes are considered: the catalytic tubular reactor, tube wall, furnace, and refractory. Effects often neglected in the literature, for example, radiation in the tube side, convection in the furnace, energy radiated by the reforming tubes and the refractory, as well as the energy absorbed by the gas in the furnace are investigated. The model also incorporates the kinetic expressions that define the reforming and combustion reactions. These reactions are described by rigorous mass and energy distributed balances, unlike the usual approach in the literature, where empirical correlations are used to describe the heat release profile of the furnace for the tubular reactors. A more precise prediction of these profiles is useful for understanding and monitoring the quality of the outlet gas for different inlet conditions without the need to know the length of the flame. The reformer's stationary model is validated using experimental data from the industrial partner and the literature. This model is used to investigate the influence of reforming kinetics on the reformer's performance. Different kinetic expressions commonly applied in the literature are compared with each other and the results, for different operating conditions, confirm that the reformer operates close to chemical equilibrium. Therefore, the kinetics have little effect on the reformer's performance, which is a function especially of the heat management sent to the reforming tubes. A statistical approach based on the design of experiments and the response surface methodology (RSM) is applied to identify the most important variables and interactions in the process. Moreover, this study aims to map the optimal viable region of reformer operation. This statistical analysis shows that the steam to carbon ratio, feed flow to the tube, feed gas temperature, and combustion air temperature are the variables that most influence the performance of the reforming process. The study of the reformer evolves with the use of the dynamic model to predict the temporal and spatial behavior of these key variables. This study aims to extract more detailed information of the process, such as conditions that can result in temperature peaks that would not be provided with the use of a stationary model. Both models, stationary and dynamic, presented temperature and composition profiles consistent with the literature. Therefore, such models can serve as a valuable tool to assist operators in operational practice, as well as they can be used to develop and analyze control schemes in the investigated industrial unit.

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  • PRISCILA PEREIRA SUZART DE CARVALHO
  • MODELO PARA AVALIAR O DESEMPENHO DA LOGÍSTICA URBANA

  • Orientador : RICARDO DE ARAUJO KALID
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Sandro Breval Santiago
  • CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • DIEGO DE CASTRO FETTERMANN
  • JORGE LAUREANO MOYA RODRIGUEZ
  • Jandecy Cabral Leite
  • RICARDO DE ARAUJO KALID
  • Data: 17/12/2021

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  • A distribuição urbana de mercadorias é a cada dia mais impactante para as cidades. A compreensão do processo de distribuição urbana de mercadorias é indispensável para o desenvolvimento de políticas que propicie o equilíbrio entre as necessidades da população, no que tange ao abastecimento urbano e os impactos negativos gerados por essa atividade. Isto levou a alguns países ao desenvolvimento de projetos alternativos para distribuição na área urbana, denominada logística urbana, na qual as áreas de planejamento e gestão dos fluxos logísticos são abordadas como meios para encontrar soluções aos problemas em busca de paridade entre responsividade e custos (sociais e de processo). Entretanto, a literatura ainda se mostra insipiente de pesquisas na análise do desempenho da logística urbana. Assim, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo para avaliar o desempenho da logística urbana e suas partes componentes, com ponderação de quais são consideradas de maior relevância na configuração de atividades eficientes, responsivas e sustentáveis. O estudo é do tipo exploratório-descritivo qualitativo e quantitativo, utilizando o procedimento de levantamento (survey) transversal autoadministrado, no qual o questionário ficou disponível online. Foram questionados 575 profissionais de empresas, divididas entre expedidores, operadores logísticos e transportadoras atuantes no cenário brasileiro, selecionados aleatoriamente. Os dados obtidos foram analisados pela técnica de Modelagem de Equações Estruturais (Structural Equation Modeling – SEM) baseado em Mínimos Quadrados Parciais (Partial Least Squares – PLS). Apresentou-se um modelo matemático formando por 3 variáveis latentes exógenas: (i) histórico de relacionamento, (ii) reuniões e (iii) parâmetros urbanísticos; e, 3 endógenas: (i) colaboração, (ii) fatores-chave e (iii) desempenho da logística urbana. Após teste do modelo utilizando equações estruturais, 5 das 8 hipóteses propostas no modelo teórico foram suportadas, porém, 7 hipóteses foram mantidas no modelo final. Os resultados mostraram que as variáveis latentes colaboração, fatores-chave e parâmetros urbanísticos tiveram significância para antever o desempenho da logística urbana em 57,8%, pondo em evidência a magnitude das cargas fatoriais externas do último e ainda demonstrando a importância de soluções integradas. O modelo apresentou contribuições relevantes para o refinamento da teoria e contribuições práticas para apoiar o gerenciamento da distribuição de mercadorias na área urbana


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  • The urban distribution of goods is increasingly impacting cities. Understanding the process of urban distribution of goods is indispensable for the development of policies that provide a balance between the needs of the population, regarding urban supply and the negative impacts generated by this activity. This has led some countries to the development of alternative projects for distribution in the urban area, called city logistics, in which the areas of planning and management of logistics flows are addressed as means to find solutions to problems in search of parity between responsiveness and costs (social and process). However, the literature is still insipid of research in the analysis of the performance of city logistics. Thus, the present work aims to develop a model to evaluate the performance of city logistics and its component parts, with ponderation of which are considered to be of greater relevance in the configuration of efficient, responsive and sustainable activities. The study is of the qualitative and quantitative exploratory-descriptive type, using the self-administered cross-sectional survey procedure, in which the questionnaire was available online. The 575 professionals of companies were questioned, divided between shippers, logistics operators and carriers operating in the Brazilian scenario, selected them randomly. The data obtained were analyzed by the Structural Equation Modeling (SEM) technique based on Partial Least Squares (PLS). A mathematical model was presented, forming 3 exogenous latent variables: (i) relationship history, (ii) meetings and (iii) urban parameters; and, 3 endogenous: (i) collaboration, (ii) key factors and (iii) city logistics performance. After testing the model using structural equations, 5 of the 8 hypotheses proposed in the theoretical model were supported, however, 7 hypotheses were maintained in the final model. The results showed that the latent collaboration variables, key factors and urban parameters had significance to foresee the performance of city logistics by 57,8%, highlighting the magnitude of the external factor loadings of the latter and still demonstrating the importance of integrated solutions. The model presented relevant contributions to the refinement of theory and practical contributions to support the management of the distribution of goods in the urban area.

2020
Dissertações
1
  • CARMEL SUZARTE AYRES VASCONCELOS
  • CARACTERIZAÇÃO E LIXIVIAÇÃO DO REJEITO DA USINA DE FLOTAÇÃO DE NÍQUEL DA MINERAÇÃO MIRABELA DO BRASIL

  • Orientador : LUIZ ROGERIO PINHO DE ANDRADE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ ROGERIO PINHO DE ANDRADE LIMA
  • LUIS ALBERTO DANTAS BARBOSA
  • VERSIANE ALBIS LEÃO
  • Data: 27/01/2020

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  • Neste trabalho foi realizado um estudo com amostras de rejeito do circuito de beneficiamento de níquel da Mineração Mirabela. Foram realizadas caracterizações químicas, físicas, e mineralógicas, utilizando difratometria de raios-X, microscopia e microssonda eletrônicas, diagnóstico de lixiviação dos principais elementos em função do pH, análise de liberação e espectroscopia de absorção de raios-X (XANES e EXAFS). Foi constatado que parte do níquel se encontra em solução sólida com os silicatos e em sulfetos. Foram realizados testes prospectivos de lixiviação usando ácido sulfúrico (com e sem agentes oxidantes), ácido nítrico, cloreto férrico e pré-tratamento com reação alcalina em altas temperaturas. Em seguida, foram realizados estudos detalhados sobre a lixiviação do níquel com ácido sulfúrico com pré-tratamento via fusão alcalina. Essa rota mostrou-se vantajosa, com recuperação de 91% do níquel devido à degradação do silicato na fusão alcalina. A lixiviação em ácido sulfúrico, adicionando nitrato de sódio como agente oxidante, possibilitou solubilizar, sobretudo, o níquel sulfetado, atingindo recuperações de 80%. Testes cinéticos foram conduzidos usando os parâmetros ótimos e, a partir das curvas resultantes, um modelo pseudo homogêneo foi utilizado para ajuste, resolvido numericamente pelo método de Runge-Kutta de quarta ordem. A energia de ativação foi determinada, através do gráfico de Arrhenius, em 11,58 kcal/mol. Alguns arranjos de reatores foram testados simulando um conjunto de cinco tanques ideais em escala semi-piloto.


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  • In this work a study was conducted with samples of tailings from the nickel processing circuit of Mineração Mirabela. Chemical, physical, and mineralogical characterizations were performed using X-ray diffractometry, electron microscopy and electron microscopy, diagnosis of leaching of the main elements as a function of pH, release analysis and X-ray absorption spectroscopy (XANES and EXAFS). . It was found that part of the nickel is in solid solution with silicates and in sulfides. Prospective leaching tests were performed using sulfuric acid (with and without oxidizing agents), nitric acid, ferric chloride and alkaline reaction pretreatment at high temperatures. Then, detailed studies were performed on nickel leaching with sulfuric acid with pretreatment via alkaline fusion. This route proved to be advantageous, with 91% recovery of nickel due to the degradation of silicate in alkaline fusion. Sulfuric acid leaching by adding sodium nitrate as an oxidizing agent made it possible to solubilize mainly sulphide nickel, reaching recoveries of 80%. Kinetic tests were conducted using the optimal parameters, from the resulting curves, a homogeneous pseudo model was used for adjustment, numerically solved by the fourth order Runge-Kutta method. Activation energy was determined by the Arrhenius plot at 11.58 kcal / mol. Some reactor arrangements have been tested by simulating a set of five ideal semi-pilot scale tanks.

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  • HEILANE SANTA BÁRBARA LOPES
  • REDES DE AGROECOLOGIA NO TERRITÓRIO LITORAL SUL DA BAHIA: ANÁLISE DAS ESTRATÉGIAS DE COMERCIALIZAÇÃO E DOS IMPACTOS FINANCEIROS NA AGRICULTURA FAMILIAR

  • Orientador : RICARDO DE ARAUJO KALID
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO LUIZ PELLEGRINI PESSOA
  • MILTON FERREIRA DA SILVA JUNIOR
  • RICARDO DE ARAUJO KALID
  • Data: 05/02/2020

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  • A agroecologia, que tem nos pequenos proprietários, assentados, quilombolas e indígenas seus maiores adeptos, surge como uma alternativa para agregar qualidade e valor à produção agrícola e gerar melhores resultados aos produtores e consumidores. Entretanto a agricultura familiar encontra diversas barreiras à comercialização dos seus produtos, o que dificulta sua sustentabilidade financeira. Por sua vez, as redes de comercialização têm por propósito conectar produtores com o mercado, por meio da atuação em circuitos de comercialização. O trabalho tem como objetivo avaliar o contexto da agricultura familiar no Território Litoral Sul da Bahia, identificar os principais gargalos, oportunidades e tendências do segmento, avaliar como e de que forma as redes de comercialização tem contribuído para o desenvolvimento financeiro dos negócios familiares na região. O método utilizado na pesquisa é o dedutivo, acompanhado, por meio de verificação, com abordagens exploratórias e descritivas. Para a composição do estudo foram realizadas pesquisas em oito associações de produtores rurais da região e em uma rede de agroecologia. Para isso, foram mapeados os principais processos de gestão e comercialização, coletadas informações e realizada análise documental, com intuito de validar a sua relevância, o impacto e a competitividade a Rede de Agroecologia Povos da Mata Atlântica, uma bem sucedida iniciativa. Os resultados indicam que os empreendimentos da agricultura familiar não possuem nível de organização e gestão, e não utilizam tecnologias modernas ou inovação tecnológica, enquanto a Rede de Agroecologia Povos da Mata Atlântica possui um modelo de negócio bem sucedido do ponto de vista financeiro, social e ambiental, e tem alcançado resultados significativos para agricultura familiar no TLS por meio de um modelo de gestão e comercialização e o selo de produto orgânico agrega valor à agricultura familiar.


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  • Agroecology emerges as an alternative to add value to production and generate better results for producers. However, family farming faces several barriers to the commercialization of its products implying financial sustainability. In turn, the Agroecology Networks that commercialization aims to establish as an organized and dynamic way to connect with the market in a strategic way, making it possible through the commercialization circuits to access new markets. The dissertation aims to study the context of family farming in the southern coast of Bahia, identify the main bottlenecks, opportunities and trends of the segment, evaluate how and how marketing networks have contributed to the development of sustainable financially family businesses in the region. The method used in the research is deductive, accompanied by verification, with exploratory and descriptive approaches. For the composition of the study, research was conducted in eight rural producers associations in the region and in an agroecology network. For this, the main management and marketing processes were mapped, information was collected and document analysis was performed and the results obtained. In order to validate its relevance, the impact and competitiveness of the Atlantic Forest Peoples Agroecology Network. The results indicate that family farming enterprises do not have a level of organization and management, and do not use modern technologies or technological innovation, while the People of the Atlantic Forest Agroecology Network has a financially and sustainably successful business model, which has achieved significant results for family farming in TLS through a well-structured and organized management and marketing model adding value to family farming by facilitating access to new markets through marketing circuits.

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  • DÁRIO RODRIGUES DO NASCIMENTO JUNIOR
  • ENCAPSULAMENTO DE ÓLEO-RESINA DE COPAÍBA EM MICROPARTÍCULAS DE QUITOSANA PARA AÇÃO REPELENTE EM APLICAÇÃO AGRÍCOLA.

  • Orientador : ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
  • GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
  • IARA SORDI JOACHIM BRAVO
  • SAMANTHA CRISTINA DE PINHO
  • Data: 11/08/2020

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  • O uso de agroquímicos sintéticos, que podem trazer danos a seres humanos e organismos não-alvos, tem se intensificado devido a demanda exponencial de alimentos. Com o intuito de reduzir o dano causado por tais produtos, diferentes estratégias têm sido estudadas, como o uso de produtos naturais, tais como óleos essenciais, vegetais e óleos-resina, para controlar insetos que prejudicam a produtividade das colheitas e a conservação dos alimentos. Trabalhos recentes têm destacado o potencial do uso do óleo-resina de copaíba como biopesticida. Este óleo-resina é extraído de árvores de copaíba, abundante no Brasil e em áreas tropicais do planeta. Este trabalho propõe a formulação de um biopesticida utilizando o óleo-resina de copaíba como substância ativa, encapsulado em micropartículas de quitosana. Os organismos alvos são as moscas-das-frutas (Ceratitis Capitata), responsáveis por perdas em diversos tipos de colheita, especialmente de mangas (Magnifera Indica), uma das protagonistas do mercado de exportação de frutas brasileiro. As micropartículas de óleo-resina de copaíba foram preparadas através da emulsão óleo-em-água seguida por gelação ionotrópica, utilizando o tripolifosfato de sódio (TPP) como agente reticulante. As partículas geradas foram caracterizadas quanto a distribuição de tamanho, morfologia e eficiência de encapsulamento. A estabilidade das micropartículas frente a variações de temperatura também foi analisada. O potencial pesticida foi testado frente a moscas-das-frutas utilizando frutas de manga em gaiolas de acrílico. As análises realizadas comprovaram o formato esférico das partículas, com diâmetro médio de 3,50 μm e eficiência de encapsulamento do óleo-resina de cerca de 84%. A análise térmica das partículas da formulação mostrou estabilidade das partículas em temperaturas adequadas à aplicação agrícola. Em comparação a testes com frutas sem nenhuma formulação, a redução no número de pupas de moscas-das-fruta formadas, utilizando a formulação proposta, foi de 71%, aproximadamente, indicando a eficácia da formulação como biopesticida.


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  • As a result of the increasing demand for food, the use of synthetic pesticides, which are harmful to human beings and non-target organisms, has increased. In order to reduce the damage caused by such products, different strategies have been studied, such as use of essential oils, vegetable oils and oil-resin, to control insects that hamper crop productivity. Some recent works have proven the potential of copaiba oil-resin, which is extracted from copaiba trees, plentiful in Brazil and in tropical areas, as biopesticide. Therefore, this work proposes biopesticide formulations with chitosan microparticles loaded with copaiba oil-resin to control fruit-flies (Ceratitis Capitata), which are responsible for most losses in fruit production, especially mangoes (Magnifera Indica), one of the main products in the Brazilian fruit exportation market. Copaiba oil-resin formulations were prepared by oil-in-water emulsion followed by ionotropic gelation, using sodium tripolyphosphate (TPP) as cross-linking agent for chitosan. The microparticles were characterized by size distribution, morphology, encapsulation efficiency and thermal behaviour. In order to evaluate its pesticide potential, the formulation was tested against fruit-flies on mango fruits, adopting an acrylic box as a cage. It was possible to verify the spherical shape of the particles by optical microscopy. By laser diffraction technique, the average particle size was found at around 3.50μm. Approximately 84% of the initial copaiba oil-resin used on the preparation of particles were entrapped in the chitosan spheres, according to the encapsulation efficiency calculation. From thermal analysis, it was possible to confirm the formulation stability with temperature variations, being suitable for agricultural applications. In comparison with the control group of fruits, without any pesticide, there was a 71% reduction in the number of pupae developed, proving the efficiency of the proposed formulation as a biopesticide.

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  • DIEGO PESSOA DA SILVA CUNHA
  • ANÁLISE DE VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA DO PROCESSO DE DESSALINIZAÇÃO ACOPLADO COM SISTEMA DE ENERGIA SOLAR NO ESTADO DA BAHIA.

  • Orientador : KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • KEPLER BORGES FRANCA
  • MARCUS VINICIUS AMERICANO DA COSTA FILHO
  • ROSANA LOPES LIMA FIALHO
  • Data: 25/08/2020

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  • A dessalinização de águas salgadas tem se mostrado uma alternativa promissora para suprir a alta demanda de água potável ao redor do mundo. No Brasil, a falta de água é um problema recorrente, principalmente no semiárido brasileiro, predominantemente localizado no Nordeste. A utilização de energias renováveis como fonte de energia apresenta muitos benefícios e, dentre essas fontes, a energia solar se mostra bastante abundante e com muito potencial de utilização no Brasil. Este trabalho tem por objetivo avaliar a viabilidade técnica e econômica de uma planta de dessalinização acoplada com energia solar como fonte energética. A técnica de dessalinização escolhida foi a destilação por múltiplos efeitos, um processo que necessita de uma alta quantidade de energia térmica e que, portanto, se adapta bem à proposta de uso da energia solar. A cidade escolhida para o estudo de caso foi Bom Jesus da Lapa (BA), uma cidade com alta incidência de irradiação solar durante o ano e que sofre com a falta de água. O modelo de coletor solar utilizado foi o de placas planas e um sistema de tanques para armazenamento da energia térmica foi incluído para garantir a operação contínua da dessalinização. O reciclo de 90% do concentrado de salmoura produzido aliado com o tratamento do concentrado restante foram propostos buscando sanar um problema em muitas plantas de dessalinização, que é o destino adequado para esse concentrado. Resultados da avaliação técnica mostraram que a produção de água da planta de 72 m³/dia de capacidade com 2822 m² de área de coletor solar apresentou resultados satisfatórios tanto para um dia como ao longo do ano. Os resultados apresentaram a manutenção do nível do tanque e da temperatura ao final do dia, mostrando que a produção contínua de água é viável tecnicamente. No estudo de viabilidade econômica, o preço de venda da água a US$ 5,97/m³ para uma vida útil de 20 anos resultou em Valor Presente Líquido (VPL) e Taxa interna de retorno positivos para a implantação da planta, indicando a viabilidade econômica. Uma análise de Monte Carlo indicou que o VPL tem alta probabilidade de ser positivo, mesmo com as incertezas inerentes ao investimento inicial, custos operacionais e preço de venda da água. Espera-se que este trabalho possa contribuir para a tomada de decisão que viabilize investimentos em dessalinização no semiárido brasileiro, proporcionando o desenvolvimento econômico e social da região.


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  • Saltwater desalination has proven to be a promising alternative to supply the high demand for drinking water around the world. In Brazil, lack of water is a recurrent problem, especially in the Brazilian semi-arid region, predominantly located in the Northeast. The use of renewable energies as energy source has many benefits and, among them, solar energy is very abundant and has a great potential for use in Brazil. The present work aims to evaluate the technical and economic feasibility of a desalination plant coupled with solar energy as the energy source. The desalination technique chosen was the multi-effect distillation (MED), a process that requires a high amount of thermal energy and therefore adapts well with solar energy. The city chosen for the case study was Bom Jesus da Lapa (BA), a city with a high incidence of solar radiation during the year and which also suffers from the lack of water. The solar collector model chosen was flat plates and a tank system for thermal energy storage was included to ensure the continuous operation of the desalination plant. The 90% brine recycle combined with treatment of the remaining brine was proposed seeking to solve a problem which is present in many desalination plants, the proper destination of the brine reject. Technical feasibility results show that water production of the 72 m³/day plant capacity with 2822 m² of solar collectors’ area presented satisfactory results. Results show that the tanks can keep the water hold up and temperature at the end of the day, indicating that the continuous production of water is technically feasible. In the economic feasibility study, the water sale’s price of US$ 5.97/m³ for a useful plant’s life of 20 years resulted in positives Net Present Value (NPV) and internal rate of return to plant implementation. A Monte Carlo analysis indicated that the NPV is very likely to be positive, even with the uncertainties inherent to the capital investment, operational costs and water sale prices. It is expected that the present work can contribute to the desalination investments in the Brazilian semiarid region, providing economic and social development.

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  • JOAO ANTONIO SALLES CARNEIRO
  • CONCENTRAÇÃO GRAVIMÉTRICA CENTRÍFUGA PARA RECUPERAÇÃO DE METAIS PRECIOSOS EM MINÉRIOS SULFETADOS DA BAHIA

  • Orientador : LUIZ ROGERIO PINHO DE ANDRADE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIS MARCELO MARQUES TAVARES
  • LUIZ GONZAGA SANTOS SOBRAL
  • LUIZ ROGERIO PINHO DE ANDRADE LIMA
  • Data: 04/09/2020

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  • A concentração gravimétrica é uma das mais antigas e aplicáveis formas de separação mineral praticadas nas usinas de beneficiamento de minério no mundo. A diferença de densidade entre os minerais é o principal fator levado em consideração para a fabricação e aplicação de concentradores gravimétricos que exploram diferentes mecanismos associados à concentração gravimétrica. Os concentradores centrífugos são exemplos de equipamentos que processam minérios em uma larga faixa de tamanho de partículas, além de oferecerem vantagens econômicas associadas, como baixo custo operacional quando comparado a outras operações de processamento mineral. O estado da Bahia apresenta importantes depósitos de metais preciosos como ouro e elementos do grupo da platina, bem como empresas que processam esses minérios e utilizam (ou não) a concentração centrífuga em alguma etapa dos seus processos extrativos. Testes protocolados e técnicas experimentais foram utilizados em quatro estudos de caso para minérios do estado da Bahia: O primeiro exemplo se trata da região de Jacobina, que opera uma usina de produção de ouro a qual utiliza unidades gravimétricas em sua planta. Ensaios de concentração gravimétrica em bancada foram realizados com amostras de diferentes fluxos da usina, tendo sido a pressão de fluidização e a força “g” as principais variáveis manipuláveis. As recuperações médias de ouro no overflow dos hidrociclones utilizando o Knelson MD3 e o Falcon L40 foram 59% e 68%, respectivamente. O segundo caso trata da recuperação gravimétrcia de minerais do grupo da platina do concentrado da flotação da mina de Santa Rita. A recuperação média e o teor médio de platina no concentrado gravimétrico foram 10,5% e 19,4 ppm, respectivamente. O terceiro caso trata da concentração centrífuga de ouro e sulfetos minerais associados ao minério da região de Fazenda Brasileiro. Os valores médios de recuperação de ouro e enxofre foram 44% e 30%, respectivamente. Por fim, é tratado o caso da concentração de ouro em um dos fluxos da antiga usina de beneficamento do projeto C1, na região de Santaluz. Os testes, realizados em duas campanhas, apresentaram recuperações de ouro médias iguais a 24% e 17%.


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  • Gravity concentration is one of the oldest and most applicable forms of mineral separation practiced in ore processing plants in the world. The density difference between minerals is the main factor taken into account for the manufacture and application of gravity concentrators which explore different mechanisms associated with gravity concentration. Centrifugal concentrators are examples of equipment that process ores in a wide range of particle sizes, in addition to offering associated economic advantages, such as low operating costs when in comparison with other mineral processing methods. The state of Bahia has important deposits of precious metals such as gold and platinum group elements, as well as companies that process these ores and use (or not) centrifugal concentration at some stage of their plants. Protocol tests and experimental techniques were used in four case studies in ores in the state of Bahia: The first case is in the Jacobina region, which operates a gold production plant that uses gravity units. Gravity concentration tests, in labor scale, were carried out using different flows from plant, with fluidization pressure and “g” force as the main manipulable variables. The average gold recoveries in the overflow of hydrocyclones using Knelson MD3 and Falcon L40 were 59% and 68%, respectively. The second case deals with the gravity recovery of minerals from the platinum group of the flotation concentrate of the Santa Rita mine. The average recovery and the average platinum grade on the gravity concentrate were 10.5% and 19.4 ppm, respectively. The third case deals with the centrifugal gravity concentration of gold and mineral sulfides associated with ore in the Fazenda Brasileiro region. The average values of gold and sulfur recovery were 44% and 30%, respectively. Finally, the case of gold concentration in one of the flows of the former beneficiation plant of the C1 project, in the Santaluz region. The tests, carried out in two campaigns, showed average gold recoveries equal to 24% and 17%.

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  • PAULO VICTOR ROCHA BRANDAO
  • ESTUDO DA DISPERSÃO ATMOSFÉRICA DE POLUENTES ORIGINÁRIOS DA FROTA VEICULAR EM SALVADOR – BA.

  • Orientador : ROSANA LOPES LIMA FIALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • André Luis Dantas Ramos
  • DI½GENES GANGHIS PIMENTEL DE LYRA
  • EDLER LINS DE ALBUQUERQUE
  • ROSANA LOPES LIMA FIALHO
  • Data: 09/11/2020

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  • A poluição atmosférica tem sido um dos principais temas de interesse no
    meio científico tendo em vista sua implicação na qualidade da saúde humana,
    dos ecossistemas e dos bens construídos, identificando- se com uma dimensão
    fundamental na busca do desenvolvimento sustentável.O crescimento
    desenfreado das cidades, o aumento contínuo da população e a intensa
    industrialização são fatores que impulsionaram o cenário que temos hoje em
    dia. Neste contexto, o presente projeto teve como objetivo investigar a
    dispersão de poluentes originários de emissões veiculares na Região de
    Salvador para o ano de 2018. Foram consideradas, as emissões dos poluentes
    monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx) e material particulado
    (MP), avaliando-se e comparando-se as metodologias e resultados dos últimos
    estudos nesta região. Para chegar a este objetivo foi necessário quantificar o
    inventário de emissões veiculares, que empregou o método de cálculo da
    Agência Européia do Ambiente (AEA) utilizando fatores de emissão associados
    à quilometragem veicular para estimativa da emissão de poluentes. Tais dados,
    unidos a informações meteorológicas e topográficas, foram alimentados no
    AERMOD VIEW para simular o comportamento da dispersão dos poluentes. Os
    resultados obtidos indicaram a contribuição das emissões veiculares para a
    poluição do ar na cidade de Salvador indicando as localidades mais
    impactadas por esta atividade. Espera- se que os resultados deste projeto
    sirvam de parâmetro norteador para a gestão da qualidade do ar na cidade de
    Salvador, validando a localização das estações de monitoramento da qualidade
    do ar existentes e propondo, novos locais para serem monitorados.


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  • Air pollution has been one of the main topics of interest in the scientific
    environment in view of its involvement in the quality of human health,
    ecosystems and constructed goods, identifying itself with a fundamental
    dimension in the search for development Sustainable. The unbridled growth of
    cities, the continuous increase in the population and the intense industrialization
    are factors that have driven the scenario that we have today. transmissions in
    the Salvador Region for 2018. Carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx)
    and particulate matter (MP) were considered, evaluating and comparing the
    methodologies and results of the latest studies in this region. To achieve this
    objective it was necessary to quantify the inventory of vehicular emissions,
    which employed the calculation method of the European Environment Agency
    (EEA) using emission factors associated with vehicular mileage to estimate the
    issuance of Pollutants. Such data, coupled with meteorological and topographic
    information, was fed into AERMOD View to simulate the behavior of pollutant
    dispersion. The results obtained indicated the contribution of vehicular
    emissions to air pollution in the city of Salvador indicating the locations most
    impacted by this activity. It is expected that the results of this project will serve
    as a guiding parameter for the management of air quality in the city of Salvador,
    validating the location of existing air quality monitoring stations and proposing
    new locations to be monitored.

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  • EVAL OLIVEIRA MIRANDA JÚNIOR
  • PRODUÇÃO MECANOQUÍMICA DE COPOLÍMERO DE URÉIA E ÁCIDO CÍTRICO

  • Orientador : ROSANA LOPES LIMA FIALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • LUCAS BRITTO LANDIM
  • ROSANA LOPES LIMA FIALHO
  • SILVIO DO DESTERRO CUNHA
  • Data: 30/11/2020

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  • Os polímeros são materiais versáteis, duráveis e amplamente utilizados na vida moderna. No entanto, os polímeros à base de petróleo causaram preocupação devido a problemas ambientais, como aquecimento global e mudanças climáticas. Assim, a produção de polímeros não derivados do petróleo tem sido estuda visando a produção de compostos que causem menos impacto ao ambiente, assim como a busca por novas vias de polimerização que dispense o uso de solventes, usados nas práticas de síntese em solução. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo produzir um polímero utilizando monômeros biodegradáveis, ureia e ácido cítrico, através de uma via verde, a reação mecanoquímica, que não utiliza solvente. Assim, a síntese foi realizada pelos dois processos, em solução, conforme parâmetros encontrados na literatura, e pela via mecanoquímica. A reação mecanoquímica foi feita usando um moinho planetário de bolas, variando a quantidade de esferas e a constituição material destas, com valores fixados de tempo e rotações por minuto. O produto obtido pelas duas vias foi caracterizado e comparado. As análises de caracterização feitas foram: perfil de solubilidade, cálculo de rendimento da reação, espectroscopia no infravermelho (FTIR), espectrometria de ionização por dessorção a laser assistido por matriz (MALDITOF), difração por raio-x (DRX), ressonância magnética nuclear (RMN), análise termogravimétrica (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), e microscopia eletrônica por varredura (MEV). Os resultados confirmaram que as reações foram realizadas com sucesso, e obtidos materiais com características semelhantes produzidos em solução, com rendimento de 82%, custo energético baixo e sem o uso de solventes orgânicos. A mecanoquímica mostrou-se uma rota viável para síntese polimérica com fácil controle das variáveis do processo e baixo impacto ambiental.


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  • Polymers are versatile, durable, and widely materials used in modern life. However, petroleum-based polymers have caused concern due to environmental problems like global heating and climatic changes. As a result, the production of polymers not derived from petroleum has been studied to produce compounds that cause less impact on the environment, as well as the search for new strategies of solvent-free polymerization reactions. In this context, this present study is aimed to produce a polymer using biodegradable monomers, urea and citric acid, through mechanochemistry reaction, recognized as an environmentally-friendly methodology. Then, the polymeric material was produced from both solution polymerization, according to parameters that were found in the literature, and mechanochemical reaction. The mechanochemical reaction was carried out using a planetary ball mill, varying the number of spheres and their material with values fixing about time and cycles per minute. The products were characterized by Infrared spectroscopy (FTIR), matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDITOF), X-ray diffraction. (XRD), nuclear magnetic resonance (NMR), Thermogravimetric analysis (TGA), Differential scanning calorimeter (DSC), scanning electron microscope (SEM) and its solubility profile and reaction yield. The results confirmed that solvent-free polymeric product was successfully produced with a yield of 82% and low energy costs. The results also showed that mechanochemical route produced polymeric material that is similar to one produced by solution polymerization. The mechanochemical proved to be a viable route for polymeric synthesis with easy control of process variables and low environmental impact.

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  • MARIA FABIANA BALDOINO DA PAIXÃO
  • SISTEMA DE GESTÃO DE ENERGIA EM UNIVERSIDADES FEDERAIS BRASILEIRAS: UM ESTUDO DE CASO NA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA.

  • Orientador : MIGUEL ANGEL IGLESIAS DURO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO SANTOS SANCHEZ
  • JEAN MARC LAFAY
  • KLEBER FREIRE DA SILVA
  • MIGUEL ANGEL IGLESIAS DURO
  • Data: 04/12/2020

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  • No Brasil, o setor de edificações é o maior consumidor de energia elétrica, sendo responsável por 50% de toda a energia elétrica consumida. Nas edificações universitárias federais brasileiras, a despesa com energia elétrica é uma das maiores dentre os itens de despesas mensais, o que indica a necessidade de melhoria no uso da energia, sobretudo, considerando-se o crescente contingenciamento orçamentário enfrentado por essas instituições. Diante desse cenário, esta pesquisa com estudo de caso na Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia propõe uma investigação sobre a eficiência energética em edificações universitárias, identificando as principais oportunidades de utilização racional da energia elétrica. Realizou-se uma revisão da literatura com foco na análise de métodos de gestão energética aplicados a edificações universitárias. Em seguida, realizou-se uma revisão energética da edificação seguindo a norma ABNT NBR ISO 50001. A análise do uso e consumo de energia indicou que a energia elétrica é a principal fonte de energia da instituição, e que o consumo está concentrado na climatização, com uma participação de 73%. Os laboratórios de pesquisa e ensaio respondem por 45% do consumo de energia elétrica. Foram elaborados indicadores energéticos visando o monitoramento permanente do desempenho energético através da comparação com a linha de base. O indicador de desempenho energético “Consumo Médio por m²” resultou 55 kWh/m²/ano, ao passo que o indicador “Consumo Médio por Aluno” resultou 62 kWh/aluno/mês. Foram identificadas duas oportunidades significativas de melhoria do desempenho energético na edificação: o retrofit da iluminação (substituição de lâmpadas fluorescentes por LEDs), e o retrofit da climatização dos laboratórios (substituição dos equipamentos existentes por outros novos do tipo inverter). Ambas medidas, em conjunto, resultariam na redução de consumo elétrico anual de 24%, o que corresponde a uma redução de custo de R$ 379.573/ano. O tempo de retorno de investimento dessas medidas foi calculado em dezessete meses. Com base nos resultados obtidos, observa-se que Escola Politécnica da UFBA apresenta potencial para melhorar seu desempenho energético a partir de propostas factíveis e economicamente viáveis. Recomenda-se que a instituição implemente um Sistema de Gestão de Energia (SGE) nos moldes da norma ABNT NBR ISO 50001.


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  • In Brazil, the building sector is the highest electricity consumer, accounting for 50% of all electricity consumed. In Brazilian Federal University buildings, the electric expenses are one of the highest among the items of monthly expenses. It indicates the need for improvement in the use of energy, especially, considering the increasing budgetary constraints faced by these institutions. Due to this fact, this research with a case study at the Polytechnic School of the Federal University of Bahia proposes an investigation on the energy efficiency in university buildings, identifying the main opportunities for the rational use of electric energy. It was carried out a literature review focusing on the analysis of energy management methods applied to university buildings. Then, an energy review of the building was carried out following the ABNT NBR ISO 50001 standard. The analysis of energy use and energy consumption indicated that electricity is the institution's main source of energy and that the electricity consumption is concentrated on air conditioning systems, with 73% of representativeness. It was identified that the building´s laboratories are responsible for 45% of electricity consumption. The energy indicators were calculated to permanently monitor energy performance through comparisons with the baseline. The energy performance indicator “Energy Use Intensity” resulted in 55 kWh /sf /year, while the indicator “Average Consumption per Student” resulted in 62 kWh/student /month. Two significant opportunities for improving energy performance in the building were identified: the retrofit of lighting (replacement of fluorescent lamps with LEDs), and the retrofit of the laboratories' air conditioning (replacement of existing equipment with inverter air conditioning). Together both measures would result in a 24% reduction in annual electrical consumption, which corresponds to a cost reduction of R$ 379,573/year. The payback time of investment for these measures was calculated at seventeen months. Based on the results obtained, it was observed that the Polytechnic School of UFBA has the potential to improve its energy performance based on feasible and economically viable proposals. It is recommended for the institution to implement an Energy Management System (EMG) according to ABNT NBR ISO 50001 standard.

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  • ÁRLEY SOUZA CARVALHAL
  • SIMULAÇÃO DE INJEÇÃO DE ÁGUA DE BAIXA SALINIDADE E CO2 EM RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO: O EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DE CO2 E DO MODELO DE PERMEABILIDADE RELATIVA TRIFÁSICA.

  • Orientador : GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • LUIS AMERICO CALÇADO
  • LUIZ ERALDO ARAÚJO FERREIRA
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • Data: 15/12/2020

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  • A alta concentração de CO2 presente nos campos do Pré-sal brasileiro, tipicamente entre 20 e 44% molar, é tanto um desafio quanto uma oportunidade. O CO2 separado do gás produzido não pode ser lançado na atmosfera devido a restrições ambientais. Uma das formas de captura e armazenamento de CO2 é a sua reinjeção no reservatório. Essa dissertação investiga uma técnica de recuperação avançada de petróleo que envolve a reinjeção de CO2, a saber, a injeção de água de baixa salinidade e CO2 (CO2LSWAG). Essa técnica apresenta a vantagem de combinar efeitos geoquímicos decorrentes da injeção de água de baixa salinidade com a captura e armazenamento de CO2, que por si só também pode promover recuperação adicional de petróleo. Os efeitos geoquímicos que aparecem devido à injeção de água de baixa salinidade levam à mudança de molhabilidade da rocha do reservatório, que passa a um estado mais molhável a água, aumentando a permeabilidade relativa do óleo, que propicia maiores fatores de recuperação de óleo. Nesse contexto, os efeitos de duas variáveis importantes na recuperação de óleo são investigados nesse trabalho: i. o efeito da concentração de CO2 do reservatório; ii. o efeito da permeabilidade relativa trifásica. A concentração de CO2 afeta o desempenho da técnica CO2LSWAG de três maneiras. Em primeiro lugar, porque altera as propriedades termodinâmicas do óleo. Em segundo lugar, porque a concentração de CO2 determina a quantidade de gás disponível para a reinjeção. E por último, porque ocorrem reações do CO2 com os minerais presentes na rocha e a taxa de reação é função da sua concentração. A permeabilidade relativa trifásica é uma propriedade dos fluidos em meio poroso cuja medida é difícil e custosa. Por este motivo, a prática comum é tentar a sua predição com correlações que utilizam dados bifásicos. Como a técnica CO2LSWAG é inerentemente trifásica (envolvendo as fases de óleo, água e gás), o modelo de permeabilidade relativa trifásica tem importante impacto nas predições de recuperação de petróleo. Utilizando um simulador comercial, diferentes cenários e modos de produção foram simulados a fim de avaliar os efeitos da concentração de CO2 do reservatório e da permeabilidade relativa trifásica no método de recuperação CO2LSWAG. Os resultados confirmaram o esperado, ou seja, que ambos os fatores têm relevante impacto na predição de recuperação de petróleo e devem ser criticamente avaliados.


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  • The high CO2 content of Brazil's pre-salt fields, which may reach values from 20% to 44% molar, presents both a challenge as well as an opportunity. CO2 stripped from the produced gas cannot be released into the atmosphere due to environmental restrictions. One of the techniques for CO2 capture is reinjection in the reservoir. This work aims to evaluate an enhanced oil recovery technique that includes CO2 capture. Enhanced oil recovery techniques have as an aim additional oil recovery when compared with primary production, i.e., oil recovery that uses only the reservoir’s natural energy. The technique here investigated, low salinity water alternating CO2 injection, has the potential of combining geochemistry effects caused by low salinity water injection with CO2 capture, which also may promote additional oil recovery by itself. Geochemistry effects that appear with low salinity water injection lead to wettability alteration of reservoir rock, that changes to a more water-wet state, leading to increased oil recovery. This work has two investigation fronts on this technique: i. the effect of the CO2 content; ii. the effect of the three-phase relative permeability. The CO2 content have influence in this technique in three factors. First of all, this substance has great effect on thermodynamics properties of the oil. Second, the CO2 content defines the amount of the gas available for reinjection. Finally, this substance may promote reaction with rock minerals, and the rate of reaction is function of the content thereof. The three-phase relative permeability is a property of fluids in a porous media whose measurement is difficult and costly. As the technique assessed here includes inherently three phases (oil, water and gas), the three-phase relative permeability model have important impact on oil recovery estimation. Using a commercial simulator, different scenarios and production model are simulated in order to assess the effect of these two factor in this technique. The results show that both factor have significant effect in the oil recovery prediction, and thus must be carefully considered.

Teses
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  • SARA PEREIRA DE AGRELA
  • Síntese e caracterização de nanocompósitos de polietileno de alto peso molecular e argila produzidos por polimerização in situ.

  • Orientador : LUIZ ROGERIO PINHO DE ANDRADE LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ALBERTO CALDAS DE SOUSA
  • FRANCISCO ROLANDO VALENZUELA DIAZ
  • JANIA BETANIA ALVES DA SILVA
  • KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • LUIZ ROGERIO PINHO DE ANDRADE LIMA
  • Data: 25/05/2020

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  • A produção de polietileno de alto peso molecular por polimerização em suspensão usando o catalisador do tipo Ziegler suportado em materiais inorgânicos produz polímeros com distribuição de pesos moleculares mono, bimodal e multimodal, entretanto a produção de polietileno de alto peso molecular multimodal envolve varias estratégias complexas. Neste estudo a reação de polimerização do etileno e a síntese de nanocompósitos de polietileno de alta densidade com argila, grafita ou talco foram realizadas usando polimerização in situ direta em solvente e um sistema catalítico tipo Ziegler (TiCl4 e trietilalumínio em hexano) sem suporte inorgânico em um reator descontínuo. O polímero produzido apresentou uma degradação térmica em atmosfera inerte em temperatura acima de 400°C, possuindo uma estabilidade térmica semelhante ao polietileno comercial de alta densidade produzido pela Braskem. A temperatura de fusão do polímero produzido indica que ele tem um alto peso molecular e um grau de cristalização de cerca de 52%. A distribuição de pesos moleculares do polímero obtido tem uma dispersão ampla e varia de um peso molecular (log M) 2 até 7.2, composta por quatro picos o que indica uma distribuição multimodal. Na atmosfera oxidante, o polímero produzido apresenta três eventos de oxidação térmica acima de 400°C devido à combustão de moléculas de baixo, médio e alto peso molecular. A oxidação térmica dos nanocompósitos é deslocada e reduzida para altas temperaturas, indicando melhoria na estabilidade térmica da matriz polimérica devido ao efeito de barreira da argila para gases e compostos voláteis e os testes de flamabilidade mostraram um efeito de redução da progressão das chamas para todos os nanocompósitos.


  • Mostrar Abstract
  • The production of high molecular weight polyethylene by suspension polymerization using the Ziegler type catalyst supported on inorganic materials produces polymers with mono, bimodal and multimodal molecular weight distribution, however the production of multimodal high molecular weight polyethylene involves several complex strategies. In this study, the ethylene polymerization reaction and the synthesis of high density polyethylene nanocomposites with clay, graphite or talc were carried out using direct in situ polymerization in solvent and a Ziegler type catalytic system (TiCl4 and triethyl aluminum in hexane) without inorganic support in a batch reactor. The polymer produced showed thermal degradation in an inert atmosphere at a temperature above 400°C, having a thermal stability similar to the commercial high-density polyethylene produced by Braskem. The melting temperature of the polymer produced indicates that it has a high molecular weight and a degree of crystallization of about 52%. The molecular weight distribution of the obtained polymer has a wide dispersion and varies from a molecular weight (log M) 2 to 7.2, composed of four peaks which indicates a multimodal distribution. In the oxidizing atmosphere, the polymer produced has three thermal oxidation events above 400°C due to the combustion of low, medium and high molecular weight molecules. The thermal oxidation of the nanocomposites is displaced and reduced to high temperatures, indicating an improvement in the thermal stability of the polymer matrix due to the barrier effect of the clay for gases and volatile compounds and the flammability tests showed an effect of reducing the progression of the flames for all nanocomposites.

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  • THIAGO ALEXSANDRO NOVAES DAS VIRGENS
  • Pegada de carbono organizacional em órgãos públicos: Guia de cálculo a partir da experiência do Ministério Público do Estado da Bahia (MPBA), Brasil.

  • Orientador : JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ASHER KIPERSTOK FIRST
  • EDLER LINS DE ALBUQUERQUE
  • JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
  • MARCIA MARA DE OLIVEIRA MARINHO
  • SERGIO ALVAREZ
  • Data: 05/06/2020

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  • Reduzir as emissões de Gases de Efeito Estufa (GEE) é indispensável para enfrentar as mudanças do clima de origem antrópica, notadamente, em função do Acordo de Paris, já que o Brasil se comprometeu em reduzir suas emissões. Então, calcular a Pegada de Carbono (PC) passou a ser relevante, inclusive para órgãos públicos, mesmo que eles normalmente não calculem os GEE emitidos por suas atividades, produtos ou serviços e fiquem impossibilitados de fazer uma gestão de carbono eficiente. O GHG Protocol é o método mais utilizado mundialmente para calcular as emissões de GEE em organizações, porém há um baixo reconhecimento das emissões de Escopo 3, seja por ser opcional, custoso ou pelas dificuldades técnicas. Todavia, como os órgãos públicos executam normalmente serviços e consumem bens e serviços, reconhecer o Escopo 3 é importante e demanda um método e ferramenta de cálculo que viabilizem calculá-lo. Porquanto, esta pesquisa é inovadora e pioneira por estimar a PC de um órgão público, com estudo de caso no Ministério Público do Estado da Bahia (MPBA) para o ano de 2017, objetivando propor um guia para o cálculo da PC em órgãos públicos brasileiros, a partir da aplicação da ferramenta de cálculo BookFeel, baseada no Método Composto das Contas Financeiras (MC3). Adicionalmente, este trabalho objetivou descrever os passos executados, identificar as principais fontes e emissões, avaliar a participação do Escopo 3, evidenciar as potencialidades e limitações do BookFeel e identificar oportunidades de melhorias para reduzir a PC por meio da literatura técnica-científica e da realização grupo focal com servidores do MPBA. Foram avaliados os gases CO2, CH4 e N2O expressos em CO2e e os escopos previstos na ISO 14064. A PC MPBA 2017 foi de 5.257,9 tCO2e e 426,6 tCO2 biogênico, sendo 83% das emissões de Escopo 3, 10% do Escopo 1 e 7% do Escopo 2, com 95% de participação do CO2 nas emissões totais. De 143 subcategorias, 14 foram responsáveis por 80% das emissões, destacando-se como maior emissora a “Compra de Produtos/ Serviços”. Constatou-se ser indispensável calcular o Escopo 3 em órgãos públicos, sendo que o MC3 e o BookFeel demonstraram ser capazes de calcular a PC em consonância com as diretrizes internacionais, sendo alternativa às planilhas do GHG Protocol com ganhos associados, destacando-se o cálculo de forma colaborativa e a possibilidade de inserir unidades monetárias, viabilizando os cálculos em organizações que não dispõem de dados de consumo em unidades físicas. Com o reconhecimento da sua PC, o MPBA poderá adotar ações, como: compras verdes, eficiência energética, logística eficiente etc., para reduzir suas emissões e custos operacionais. Diante do parco número de trabalhos técnicos-científicos, esta pesquisa preencheu parte da lacuna existente quanto ao cálculo da PC em órgãos públicos, sendo o MPBA o primeiro órgão público brasileiro a calcular sua PC com o BookFeel e uma ampla gama de fontes de emissão de Escopo 3. Destarte, os resultados deste trabalho culminaram nas etapas do guia proposto vinculadas à fundamentação teórica, métodos e resultados obtidos, lançando luz para a imprescindibilidade e estratégias de calcular a PC em órgãos públicos.


  • Mostrar Abstract
  • Reducing Greenhouse Gas (GHG) emissions is indispensable to face climate changes of anthropic origin, notably due to the Paris Agreement, in which Brazil is committed to reducing its emissions. So calculate the Carbon Footprint (CF) has become relevant, even for public agencies, even though they do not normally calculate the GHGs emitted by their activities, products or services and are unable to make an efficient carbon management. The GHG Protocol is the most used method worldwide to calculate GHG emissions in organizations, but there is a low recognition of Scope 3 emissions, either because it is optional, expensive, or due to technical difficulties. However, as public agencies normally perform services and consume goods and services, recognizing Scope 3 is important and requires a method and calculation tool that make it possible to recognize it. Therefore this research is innovative and pioneering in estimating the CF of a public agency, with a case study in the Public Prosecution Service of the State of Bahia/Brazil for the year 2017, aiming to propose a guide for the calculation of CF in Brazilian public agencies, based on the application of the BookFeel calculation tool, based on the Compound Method Based on Financial Accounts (MC3). In addition, this work aimed to describe the steps taken, identify the main sources and emissions, evaluate Scope 3 participation, highlight the potential and limitations of BookFeel and identify opportunities for improvements to reduce CF through technical-scientific literature and the execution of the focus group with MPBA public servants. CO2, CH4 and N2O gases expressed in CO2e and the scopes provided for in ISO 14064 were evaluated. The CF MPBA 2017 was 5,257.93 tCO2e and 426.61 tCO2 biogenic, 83% of Scope 3 emissions, 10% of Scope 1 and 7% of Scope 2, with 95% of CO2 participation in total emissions. Out of 143 subcategories, 14 were responsible for 80% of emissions, with “Products/ Services Purchase” standing out as the largest issuer. It was found to be essential to calculate Scope 3 in public agencies and MC3 and BookFeel demonstrated to be able to calculate CF in line with international guidelines, being an alternative to the GHG Protocol spreadsheets with associated gains, highlighting the possibility of calculations being made collaboratively and the possibility of inserting monetary units, making calculations feasible in organizations that do not have consumption data in physical units. With the recognition of your CF, the MPBA will be able to take actions, such as: green purchases, energy efficiency, efficient logistics, etc., to reduce its emissions and operating costs. In view of the small number of technical-scientific works, this research filled part of the existing gap regarding the recognition of CF in public agencies, with the MPBA being the first Brazilian public agency to calculate its CF with BookFeel and a wide range of sources of emission of Scope 3. Thus, the results of this work culminated in the stages of the proposed guide linked to the theoretical foundation, methods and results obtained, shedding light on the indispensability and strategies of calculating CP in public agencies.

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  • AGNALDO VOLPE LOVATO
  • UM MODELO HÍBRIDO BASEADO EM OTIMIZAÇÃO DINÂMICA PARA DETECÇÃO E RESOLUÇÃO DE CONFLITOS NO TRÁFEGO ÁEREO EM ROTA

  • Orientador : CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • GLAYDSTON MATTOS RIBEIRO
  • JORGE LAUREANO MOYA RODRIGUEZ
  • Karl Heinz Kienitz
  • NEMESIO MATOS DE OLIVEIRA NETO
  • RICARDO DE ARAUJO KALID
  • Data: 06/08/2020

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  • O crescimento do tráfego aéreo mundial nos últimos anos e a perspectiva de crescimento para as próximas décadas demandam um gerenciamento do tráfego aéreo cada vez mais eficiente e seguro, além de contribuir substancialmente para a sobrecarga de trabalho de seus controladores. Neste cenário tornam-se cada vez mais necessárias soluções que auxiliem estes profissionais no processo de tomada de decisão nas diferentes atividades executadas durante todas as fases do voo. A fase em rota compreende a etapa mais duradoura do voo, na qual os controladores desempenham atividades de monitoramento e principalmente detecção e resolução de conflitos entre aeronaves. Estas atividades envolvem procedimentos puramente “human-centric”, ou seja, todas as ações tomadas são definidas pelo ser humano, mesmo considerando a disponibilidade de alarmes automáticos. Este trabalho propõe um modelo híbrido, com uso de técnicas de inteligência artificial e heurística, para detecção e resolução de conflitos longitudinais durante o voo em rota com o intuito de reduzir a carga de trabalho do controlador de tráfego, e maior agilidade no processo de detecção e resolução de conflitos, com a consequente elevação do nível de segurança do espaço aéreo. O escopo deste trabalho está limitado a aerovias de sentido único localizadas no espaço aéreo superior (acima de 25 x 103 ft) e a abordagem proposta compreende a detecção e solução de conflitos longitudinais através de ajustes de velocidade horizontal e troca de nível de voo (altitude) das aeronaves. O modelo híbrido contribui com uma métrica inovadora, baseada em um sistema de inferência fuzzy para quantificar o nível de conflito entre duas aeronaves. Um algoritmo recursivo para o agrupamento de aeronaves em conflitos é aplicado para definir trocas de níveis de voo através de um problema de otimização baseado em algoritmo genético. O modelo foi simulado e testado através de diferentes estudos de casos envolvendo a existência de conflitos entre as aeronaves, tomando como referência ações de controle com base em regras e restrições definidas pela Organização da Aviação Civil Internacional (OACI). A comparação entre os resultados obtidos pelo modelo desenvolvido e ações simuladas para o controlador de tráfego aéreo mostra o potencial do modelo proposto na melhoria da segurança e otimização do uso do espaço aéreo, oferecendo maior eficiência e capacidade antecipatória para a detecção e resolução de conflitos.


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  • The growth in global air traffic in recent years and the prospect of growth in the coming decades call for ever more efficient and safe air traffic management, as well as contributing to the workload of its controllers. In this scenario, solutions are increasingly needed to assist these professionals in the decision-making process in the different activities performed during all phases of flight. The en-route phase comprises the most enduring phase of flight, in which controllers perform the monitoring, detection and resolution of conflicts between aircraft. These activities involve purely “human-centric” procedures, i.e., all actions are defined by the human being, even considering the availability of automatic alarms. This work proposes a hybrid model, using artificial intelligence and heuristic techniques, to detect and resolve longitudinal conflicts during en-route flight in order to reduce the workload of the traffic controller and enable greater efficiency in conflict detection and resolution, with the consequent increase in airspace security. The scope of this work is limited to one-way airways located in the upper airspace (above 25×103 ft) and the proposed approach comprises the detection and resolution of longitudinal conflicts through horizontal speed adjustments and flight level (altitude) changes of aircraft. The hybrid model proposes an innovative metric based on a fuzzy inference system to quantify the conflict level between two aircraft. A recursive algorithm for clustering conflicting aircraft is applied to define flight level exchanges through a genetic algorithm-based optimization problem. The model was simulated and tested through different case studies involving the existence of conflicts between aircraft, taking as reference the control actions based on the rules and restrictions defined by the International Civil Aviation Organization (ICAO). Comparison between the results obtained by the proposed model and standardized air traffic controller actions shows the potential of the proposed model in improving the safety and optimization of airspace use, providing greater efficiency and anticipatory capacity for conflict detection and resolution.

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  • MARCIO AUGUSTO SAMPAIO DE CARVALHO
  • Estudo de Di-etil-éter como Aditivo em Misturas de Diesel, Biodiesel e Etanol Aplicados em Motores de Ignição por Compressão

  • Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ANTONIO CABRAL DOS SANTOS
  • EDNILDO ANDRADE TORRES
  • JOSÉ RICARDO SODRÉ
  • JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
  • Jorge José Gomes Martins
  • José Carlos Charamba Dutra
  • VITOR PINHEIRO FERREIRA
  • Data: 24/09/2020

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  • Uma das principais formas de mitigação de emissões de NOx em motores a diesel é por meio da redução das temperaturas da combustão. Nesse sentido, combinações de biocombustíveis e aditivos, como etanol e éter, podem servir para esse propósito trazendo ainda benefícios ambientais e a diversificação da matriz energética. A presença de oxigênio no etanol possibilita também a redução das emissões de material particulado (MP). Entretanto, o baixo número de cetano (NC) é um dos principais pontos adversos para a sua aplicação. Neste trabalho foi realizado um estudo sobre o uso do etanol e do dietil éter (DEE) em misturas com os combustíveis diesel e biodiesel. O DEE foi utilizado visando a elevação do NC das misturas de diesel e biodiesel com o etanol. Foram desenvolvidos três procedimentos experimentais: o primeiro deles usou o diesel puro (D100), o B20 (80% de diesel + 20% de biodiesel), o B20E (B20 + 10% de etanol) e o B20E+DEE (B20E + 5% de DEE); no segundo, em um outro motor, foram testados o D100, B100 (biodiesel puro), o BE20 (80% de biodiesel + 20% de etanol) e o BE20+DEE (BE20 + 5% DEE); no terceiro experimento, foi realizada uma análise multivariada apresentada por meio de superfície de resposta, que buscou analisar os efeitos das variações dos componentes etanol, DEE e B20 nos resultados de desempenho e emissões. Os resultados do uso do B20E (experimento 1) mostraram a diminuição das emissões de NOx em relação ao B20 e ao D100. Porém, com o uso do BE20 (experimento 2) os resultados mostraram elevação das emissões de NOx em relação ao B100 e ao D100. Em cada um desses ensaios, a adição de DEE às misturas BE20 e B20E, por sua vez, mostrou a redução das emissões de NOx em relação a todos os combustíveis dos comparativos nas cargas média e elevada. No experimento de análise multivariada, considerando os limites mínimos e máximos utilizados, foi possível verificar a tendência de elevação das emissões de NOx com o aumento de etanol e a tendência de redução com o aumento de DEE. As emissões de MP (medidas no experimento 1) reduziram com o uso do etanol e, ainda mais, com o DEE, em relação ao D100 e B20. As emissões de hidrocarbonetos não queimados (THC) e CO, no entanto, mostraram uma tendência de aumento com o uso do etanol e DEE em relação aos combustíveis básicos. A eficiência do motor com os combustíveis ensaiados, de uma forma geral, mostrou similaridade, considerando variações de até 5% em relação às médias dos resultados. O aumento das emissões de NOx com o uso de frações elevadas de etanol foi atribuído à redução do NC das misturas. O uso do DEE mostrou ser uma forma efetiva de aumento do NC das misturas com o etanol (B20E e BE20). Nessas misturas, a entalpia de vaporização elevada, devido ao etanol, combinada com o NC elevado, devido ao DEE, proporcionou compromissos positivos como menores emissões de NOx, MP e maior eficiência do motor.


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  • One of the main ways of NOx mitigation in diesel engines is by reducing combustion temperatures. In this way, combinations of biofuels and additives, such as ethanol and ether, can serve this purpose, bringing environmental benefits and diversifying the energy matrix. The presence of oxygen in ethanol also makes it possible to reduce particulate matter (PM) emissions. However, the low cetane number (CN) is one of the main adverse points for its application. In this work, a study was carried out on the use of ethanol and diethyl ether (DEE) in mixtures with diesel and biodiesel fuels. DEE was used to improve the NC of mixtures of diesel and biodiesel with ethanol. Three experimental procedures were developed: the first one used fossil diesel (D100), B20 (80% diesel + 20% biodiesel), B20E (B20 + 10% ethanol) and B20E + DEE (B20E + 5 % of DEE); in the second, in another engine, the D100, B100 (pure biodiesel), the BE20 (80% biodiesel + 20% ethanol) and the BE20 + DEE (BE20 + 5% DEE) were tested; in the third experiment, a multivariate analysis was performed using a response surface, which sought to analyze the effects of variations in the ethanol, DEE and B20 components on performance and emissions results. The results of using B20E (experiment 1) showed a decrease in NOx emissions compared to B20 and D100. However, with the use of BE20 (experiment 2) the results showed an increase in NOx emissions in relation to B100 and D100. In each of these tests, the addition of DEE to the mixtures BE20 and B20E, in turn, showed a reduction in NOx emissions in relation to all the fuels of the comparatives in medium and high loads. In the multivariate analysis experiment, considering the minimum and maximum limits used, it was possible to verify the tendency of NOx increasing with the increase in ethanol and the tendency to decrease with the increase in DEE. PM emissions (measured in experiment 1) decreased with the use of ethanol and, even more, with DEE, compared to D100 and B20. Emissions from unburned hydrocarbons (THC) and CO, however, showed an increasing trend with the use of ethanol and DEE in relation to basic fuels. The efficiency of the engine with the fuels tested, in general, showed similarity, considering variations of up to 5% in relation to the averages of the results. The increase in NOx emissions with the use of high ethanol fractions was attributed to the reduction in the NC of the mixtures. The use of DEE proved to be an effective way to increase the NC of mixtures with ethanol (B20E and BE20). In these mixtures, the high vaporization enthalpy, due to ethanol, combined with the high NC, due to DEE, provided positive compromises such as lower NOx, MP emissions, and high engine efficiency.

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  • TAIRINE MARIA MEDRADO SANTOS
  • Polimerização de Metacrilato de Metila em Presença de CO2 Supercrítico para Incorporação in situ de Óleo de Copaíba (Copaifera sp)

  • Orientador : SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
  • GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
  • FABIO ROCHA FORMIGA
  • Pedro Henrique Hermes de Araújo
  • Simone Mazzutti
  • Data: 06/10/2020

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  • A polimerização do metacrilato de metila (MMA) na presença de dióxido de carbono
    supercrítico (scCO2) foi estudada como uma técnica alternativa para incorporar o óleo de
    copaíba (Copaiba ssp.) em partículas de polimetacrilato de metila (PMMA). Os processos
    tradicionais de incorporação de fármacos em PMMA usando solventes orgânicos trazem
    o problema da presença de solventes residuais no produto final. A utilização de scCO2
    para a micronização de partículas e a encapsulação de compostos na área farmacêutica
    oferece uma perspectiva de grandes avanços, eliminando o número de etapas do processo
    e permitindo o melhor controle das propriedades do sistema. Neste trabalho, as partículas
    de PMMA foram produzidas através da polimerização do MMA por dispersão em scCO2
    na presença de poli (dimetil siloxano) vinil terminal (PDMS-V), como agente surfactante,
    e peróxido de benzoíla (BPO), como iniciador. Na polimerização por dispersão, as
    condições devem garantir uma fase única no início da polimerização, o que requer que o
    monômero, o iniciador e o surfactante sejam completamente miscíveis em CO2, formando
    um sistema homogêneo. Para determinar as condições de pressão, temperatura e
    composição em que o sistema é monofásico antes da polimerização, foi feito um estudo
    prévio de equilíbrio de fases do sistema em estudo, a alta pressão, pois não havia dados
    suficientes disponíveis na literatura. Dados de equilíbrio de fases para o sistema binário
    CO2 + MMA e para o sistema ternário CO2 + MMA + PDMS-V foram medidos utilizando
    o método estático sintético em uma célula de equilíbrio de aço inoxidável com volume
    variável, incluindo janela de pistão e safira, a temperaturas de 50, 60, 70 e 80 ºC e a fração
    molar variando de 0,6949 a 0,9499 para o sistema binário e de 0,6833 a 0,9444 para o
    sistema ternário. No sistema binário, foi observada uma alta miscibilidade do CO2 no
    MMA com uma expansão volumétrica significativa da fase líquida. O surfactante PDMSV
    foi adicionado a esse sistema binário para investigar seu efeito no equilíbrio de fases.
    Para o sistema ternário CO2 + MMA + PDMS-V, os resultados indicam que a adição de
    PDMS-V levou a um pequeno aumento na pressão de transição de fase e, para a região
    de equilíbrio líquido-líquido, ocorreu um grande aumento na pressão de transição de fase
    do sistema em todas as temperaturas. Assegurado o sistema homogêno antes da
    polimerização, à medida que o polímero é formado, por ser insolúvel no meio reacional,
    ocorre a precipitação das suas partículas. Para garantir uma fase única no ínicio da
    polimerização, foram adotadas as faixas de pressões de 160 a 180 bar a 80 ºC, e as reações
    foram realizadas por quatro horas. Os experimentos foram realizados com diferentes
    porcentagens de surfactante em relação ao monômero e do monômero em relação ao
    volume total, para se observar o efeito da concentração inicial do surfactante e monômero
    na distribuição de tamanhos e morfologia das partículas de PMMA. As corridas
    experimentais ocorreram com concentrações de iniciador fixas e para as concentrações
    de PDMS-V de 7,02% e 10% (m/m) e para o MMA de 10, 12,5 e 15 % (m/m). Essas
    concentrações foram definidas a partir de estudos existentes na literatura que obtiveram
    resultados satisfatórios. As micropartículas de PMMA foram caracterizadas por
    cromatografia de permeação em gel (GPC), por microscopia eletrônica de varredura
    (MEV) e por espalhamento dinâmico de luz (DLS). A avaliação do conteúdo residual de
    monômero foi determinado por cromatografia gasosa (GC), enquanto os grupos
    funcionais e a estrutura química das amostras de polímero foram identificados por
    espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e ressonância
    magnética nuclear de próton (RMN H1), respectivamente. Os resultados obtidos indicam
    que partículas esféricas de PMMA contendo até 5% m/m de óleo de copaíba, 10% m/m
    de PDMS-V, 2% m/m de BPO em relação ao monômero e 10% m/m de MMA em relação
    a massa total do sistema, podem ser preparadas nas condições de reação aplicadas neste
    trabalho. Os resultados também indicam que a presença de óleo de copaíba afetou a
    polimerização, pois os diâmetros médios das partículas contendo o óleo de copaíba
    variaram de 151,8 a 257,1 μm, que foram maiores que o diâmetro médio das partículas
    obtidas com 10% m/m de PDMS-V (28,6 μm a 34,1 μm) e 10% m/m de MMA (42,5 μm
    a 48,4 μm). Esse aumento no diâmetro médio das partículas ocorreu devido à formação
    de um número relativamente menor de locais de nucleação ou um aumento nas taxas de
    coalescência, possivelmente devido à adição do óleo de copaíba que alterou a proporção
    do surfactante na reação, impossibilitando a formação de uma gota mais estável, o que
    pode ter levado a um crescimento desordenado das cadeias poliméricas. Os dados obtidos
    mostraram ainda que, usando o PDMS-V como surfactante, foi possivel obter partículas
    esféricas de PMMA com distribuição de tamanhos numa faixa estreita e a utilização do
    BPO como iniciador não alterou a cinética da reação. Não foram encontrados na literatura
    trabalhos sobre a polimerização por dispersão do MMA na presença de scCO2 usando o
    PDMS-V e BPO, como surfactante e iniciador, respectivamente.


  • Mostrar Abstract
  • The methyl methacrylate polymerization (MMA) in the presence of supercritical carbon
    dioxide (scCO2) was studied as an alternative technique to incorporate the copaiba oil
    (Copaiba ssp.) in particles of methyl polymethacrylate (PMMA). The traditional process
    of drugs incorporation in PMMA using organics solvents bring a problem: the presence
    of residual solvents in the final product. The use of scCO2 for the micronization of
    particles and the encapsulation of compounds in the pharmaceutical area offers a
    perspective of big advances, eliminating the number of steps in the process and allowing
    better control of system properties. In this paper, the PMMA particles were produced
    through the polymerization of MMA by dispersal in scCO2 in the presence of poly
    (dimethyl siloxane) terminal vinyl (PMDS-V) as surfactant agent and benzoyl peroxide
    as initiator. In polymerization by dispersal, the conditions should ensure a unique phase
    in the polymerization initiation, what requires that the monomer, the initiator, and the
    surfactant be completely miscible in CO2, forming a homogeneous system. To determine
    the pressure, temperature and composition conditions whose system is single-phase
    before polymerization, a previous study of the system phase balance under study was
    carried out at high pressure, because there was not enough data available in the literature.
    The phase balance data for binary system CO2 + MMA and to the ternary system CO2 +
    MMA + PDMS-V were executed using a syntactic-static method in a stainless-steel
    balance cell with variable volume, including a piston and sapphire window, in
    temperatures of 50, 60, 70 and 80ºC and the molar fraction ranging from 0,6949 to 0,9499
    to the binary system and 0,6833 a 0,9444 to the ternary system. In the binary system, i
    was observed a high miscibility of CO2 in the MMA with a significant volumetric
    expansion of the liquid phase. The surfactant PDMS-V was added to this binary system
    to investigate its effect in the phases equilibre. To the ternary system CO2 + MMA +
    PDMS-V, the results indicate that the addition of PDMS-V induced to a small increase in
    the transition pressure and, to the liquid-liquid equilibrium region , occurred a large
    increase in the system transition phase in all temperatures. Ensuring the homogeneous
    system before polymerization, as the polymer is formed, it is insoluble in the reaction
    medium, and the precipitation of its particles occurs. To guarantee a unique phase to the
    polymerization start, were adopted pressure ranges at 160 to 180 bar to 80 ºC and the
    reactions were performed for four hours. The experiments were realized with different
    surfactants percentages regarding to the monomer and from the monomer to the total
    volume, to observe the surfactant initial concentration and monomer effect in the PMMA
    particles sizes distribution and morphology the experimental racings occurred with a
    permanent initial concentration and to PDMS-V at 7,02% e 10% (w/w) and to the MMA
    at 10, 12,5 and 15 % (w/w) concentrations. The concentrations were defined from existing
    studies in the literature that obtained satisfactory results. The PMMA microparticles were
    characterized by gel permeation chromatography (GPC), by scanning electron
    microscopy (SEM) and by dynamic light scattering (DLS). The monomer residual content
    evaluation was determined by gas chromatography (GC), meanwhile the functional
    groups and the chemical structure of the polymer sample were identified by infrared
    spectroscopy by Fourier transformed (FTIR) and proton nuclear magnetic resonance
    (RMN H1), respectively. The results obtained indicate that the PMMA spherical particles
    containing up to 5% w/w of copaiba oil, 10% w/w of PDMS-V, 2% w/w of BPO regarding
    the monomer and 10% m/m of MMA applied in this work. The results also indicates that
    the copaiba oil presence affected the polymerization, because the particles medium
    diameters containing the copaiba oil ranged from 151,8 to 257,1 μm. They were larger
    than the particles medium diameters obtained with 10% of PDMS-V (28,6 μm to 34,1
    μm) and 10% w/w of MMA (42.5 μm to 48.4 μm). This increase in the average particle
    diameter occurred due to the formation of a relatively smaller number of nuclear locals
    or an increase in the coalescence rates, possibly due to the addition of copaiba oil that
    changed the proportion of the surfactant in the reaction, making it impossible to form a
    more stable drop which may have led to a disorderly growth of polymer chains. The data
    obtained showed that using PDMS-V as a surfactant it was possible to obtain spherical
    particles of PMMA with size distribution in a narrow range an the use of BPO as an
    initiator did not alter the reaction kinetics. No studies were found in the literature on the
    dispersion polymerization of MMA in the presence of scCO2 is investigated using PDMSV
    and BPO, as surfactant and initiator, respectively

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  • CARLA OLIVEIRA NASCIMENTO
  • PRODUÇÃO DE NOVOS MATERIAIS UTILIZANDO CAMA DE FRANGO PARA APLICAÇÕES AGRÍCOLAS

  • Orientador : ROSANA LOPES LIMA FIALHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • BRUNO SOUZA FERNANDES
  • José Carlos Costa da Silva Pinto
  • June Faria Scherrer Menezes
  • ROSANA LOPES LIMA FIALHO
  • Rossana Mara da Silva Moreira Thiré
  • Vinícius de Melo Benites
  • Data: 16/10/2020

  • Mostrar Resumo
  • A cama de frango é um resíduo gerado durante a produção de frango de corte. A produção desse resíduo tem crescido nos últimos anos e por esse motivo há uma necessidade de se pensar em alternativas capazes de minimizar os impactos ambientais referentes ao mesmo. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi desenvolver novas aplicações para a cama de frango, transformando este resíduo em produto. Neste sentido foram produzidos fertilizantes organominerais com propriedades melhoradas e um novo compósito polimérico usando a cama de frango como carga. Para a produção dos grânulos fertilizantes buscou-se utilizar materiais cerâmicos para aumentar a dureza, sem afetar a eficiência agronômica dos fertilizantes organominerais produzidos. Foram utilizados diferentes percentuais (0,5%, 1%, 2% e 3%) de bentonitas, caulinita e óxido de magnésio na produção de fertilizantes organominerais fosfatados compostos por Monoamônio Fosfato (MAP) e cama de frango. Já para a produção do compósito polimérico foi utilizado ácido succínico, 1,4 butanodiol e cama de frango, além do catalisador para a polimerização. Neste caso, usou-se diferentes concentrações da cama de frango (5%, 10%, 20% e 30%) em relação à massa do ácido succínico e 1,4 butanodiol, monômeros base para a produção do Poli(succinato de butileno) (PBS). Os resultados obtidos da granulação de fertilizantes organominerais utilizando materiais cerâmicos mostraram que a adição do óxido de magnésio proporcionou um aumento significativo (252%) da dureza dos grânulos fertilizantes sem prejuízo na liberação de fósforo, avaliada por meio de experimentos de difusão de P em placa de Petri e também pelo teste de dissolução de fósforo em cloreto de cálcio. Além disso, a utilização dos materiais cerâmicos não afetou a eficiência agronômica dos fertilizantes granulados, avaliado por meio de experimentos em casa de vegetação que teve duração de 39 dias após a plantação das sementes de milho. A produção da matéria seca e o teor de fósforo absorvido pela planta não foram afetados com a adição dos materiais cerâmicos nas formulações dos fertilizantes. A polimerização resultou em um produto heterogêneo e com melhores resistência à compressão, os testes de dureza mostraram que à medida que aumentou a concentração de cama de frango na formulação do compósito polimérico, aumentou também a resistência à compressão (aumento de 663% com 30% de cama de frango). A cama de frango deve atuar como carga reforçante, uma vez que a presença desse resíduo foi capaz de melhorar propriedades mecânicas do compósito obtido.


  • Mostrar Abstract
  • Chicken litter is a waste generated during the production of broiler chicken. The production of this waste has grown in recent years and for this reason there is a need to think about alternatives capable of minimizing the environmental impacts related to it. Thus, the objective of this work was to develop new applications for chicken litter, turning this waste into a product. In this sense, organomineral fertilizers with improved properties and a new polymeric composite were produced using chicken litter as a filler. For the production of the fertilizer granules, it was sought to use ceramic materials to increase the hardness, without affecting the agronomic efficiency of the organomineral fertilizers produced. Different percentages (0.5%, 1%, 2% and 3%) of bentonites, kaolinite and magnesium oxide were used in the production of organic phosphate fertilizers composed of Monoammonium Phosphate (MAP) and chicken litter. As for the production of the polymeric composite, succinic acid, 1.4 butanediol and chicken litter were used, in addition to the catalyst for polymerization. In this case, different concentrations of chicken litter (5%, 10%, 20% and 30%) were used in relation to the mass of succinic acid and 1.4 butanediol, base monomers for the production of Poli(butylene succinate) (PBS). The results obtained from the granulation of organomineral fertilizers using ceramic materials showed that the addition of magnesium oxide provided a significant increase (252%) in the hardness of the fertilizer granules without impairing the release of phosphorus, evaluated by means of P plate diffusion experiments Petri test and also by the phosphorus dissolution test in calcium chloride. In addition, the use of ceramic materials did not affect the agronomic efficiency of granulated fertilizers, evaluated through experiments in a greenhouse that lasted 39 days after planting the corn seeds. The production of dry matter and the phosphorus content absorbed by the plant were not affected by the addition of ceramic materials in fertilizer formulations. The polymerization resulted in a heterogeneous product with better resistance to compression, the hardness tests showed that as the concentration of chicken litter in the formulation of the polymeric composite increased, the compressive strength also increased (663% increase with 30% of chicken litter). The chicken litter should act as a reinforcing load, since the presence of this residue was able to improve the mechanical properties of the obtained composite.

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  • CELSO LUIZ SANTIAGO FIGUEIROA FILHO
  • Metodologia para monitoramento preditivo de erro humano e seu impacto na confiabilidade de equipamentos industriais.

  • Orientador : MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ADONIAS MAGDIEL SILVA FERREIRA
  • ANASTACIO PINTO GONCALVES FILHO
  • EDILSON MACHADO DE ASSIS
  • ISAAC JOSE ANTONIO LUQUETTI DOS SANTOS
  • MARCELO RAMOS MARTINS
  • MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • Data: 20/11/2020

  • Mostrar Resumo
  • A confiabilidade de sistemas é aplicada para predição de falhas. Os resultados dos modelos
    de predição incluem os efeitos do (i) processo de amostragem, (ii) processo de definição
    dos modelos de previsão, e (iii) fatores operacionais e ambientais que determinam a
    confiabilidade operacional intrínseca. A avaliação do impacto das fontes que determinam a
    confiabilidade levou a escolha por avaliar o impacto do fator humano. O objetivo deste
    trabalho foi desenvolver uma metodologia para avaliar continuamente a probabilidade de
    erro humano. Sobre a amostragem, verificou-se a dificuldade em obter dados completos,
    e desenvolveu-se uma avaliação multivariável por Modelagem de Equações Estruturais.
    Os resultados apontaram uma baixa influencia dos erros humanos no registro e uma forte
    influencia da estrutura de registro das falhas. Como os investimentos na atualização dos
    registros podem ser altos, uma solução é ter amostras sem uso de dados históricos. Sobre
    os modelos de previsão, um fluxo do processo foi elaborado e identificada a complexidade
    para os analistas. Um estudo de caso foi usado para demonstrar que qualquer método tem
    incertezas intrínsecas que nem sempre são consideradas. Sobre a confiabilidade operacional,
    é o resultado de elementos como a variação da matéria-prima e insumos, meio ambiente,
    contexto operacional, estrutura organizacional e Fator humano. Foram avaliados como os
    elementos interagem entre si. Como resultados uma baixa independência dos elementos,
    e um modelo em que a saída foi o Fator Humano, diretamente determinado pelo Fator
    Organizacional. Como a organização é determinante, uma solução seria usar a tarefa como
    centro da análise. A participação do fator humano levou a como avaliar a probabilidade de
    erro humano, e identificaram-se vulnerabilidades nos métodos de avaliação. Os métodos
    mais usados ajustam fatores de influencia para o contexto das tarefas, e há diversidade
    nas probabilidades nominais de erro. Uma modelagem foi proposta para julgar o risco
    de falhar com o uso de drogas, e demonstrou a complexidade em incluir um fator na
    avaliação da probabilidade. Sobre as probabilidades nominais, dois tipos de erros humanos
    foram identificados, um é estocástico e o outro relacionado ao contexto. Dado que o
    contexto leva a variação da probabilidade, uma solução seria estimar a probabilidade de
    erro por monitoramento do contexto. Considerando as soluções identificadas foi proposta
    uma metodologia para estimar a probabilidade de erro usando a análise da tarefa e o
    monitoramento de variáveis dos equipamentos. Inicialmente foi proposto avaliar a frequência
    de desvios da tarefa, apontados pelas oscilações de parâmetros monitorados. Aplicouse
    o método a um compressor de gás e foram obtidas as probabilidades de erro. Um
    segundo estudo aplicado a um conjunto de bombas em um período de registros de 11
    anos, a variável foi a vibração monitorada a cada ms. Foi constatado que a confiabilidade
    aumentou ao longo do tempo e foi atribuído o sucesso às ações sobre a tarefa. Foi possível
    medir a probabilidade de erros humanos e um processo para uso contínuo foi estabelecido,
    demonstrando o potencial de aplicação do método.


  • Mostrar Abstract
  • Systems reliability is applied for failure prediction. The results of the prediction models
    include the effects of (i) the sampling process, (ii) the prediction model definition process,
    and (iii) operational and environmental factors that determine intrinsic operational reliability.
    The assessment of the impact of the sources that determine reliability led to the
    choice to assess the impact of the human factor. The objective of this work was to develop
    a methodology to continuously evaluate the probability of human error. Regarding sampling,
    it was verified the difficulty in obtaining complete data, and a multivariate evaluation
    by Structural Equation Modeling was developed. The results showed a low influence of
    human errors in the record and a strong influence of the record structure of failures. As
    investments in updating records can be high, a solution is to have samples without using
    historical data. Regarding the forecasting models, a process flow was elaborated and the
    complexity for the analysts was identified. A case study was used to demonstrate that any
    method has intrinsic uncertainties that are not always considered. Regarding operational
    reliability, it is the result of elements such as the variation of raw material and inputs,
    environment, operational context, organizational structure and human factor. They were
    assessed how the elements interact with each other. As a result, a low independence of the
    elements, and a model in which the output was the Human Factor, directly determined by
    the Organizational Factor. As the organization is decisive, one solution would be to use
    the task as the center of the analysis.The participation of the human factor led to how to
    assess the probability of human error, and vulnerabilities were identified in the assessment
    methods. The most used methods adjust influencing factors for the context of the tasks,
    and there is diversity in the nominal probabilities of error. A model was proposed to judge
    the risk of failing to use drugs, and demonstrated the complexity of including a factor in
    the assessment of probability. Regarding the nominal probabilities, two types of human
    errors were identified, one is stochastic and the other related to the context. Given that the
    context leads to variation in probability, one solution would be to estimate the probability
    of error by monitoring the context. Considering the identified solutions, a methodology was
    proposed to estimate the probability of error using the task analysis and the monitoring of
    equipment variables. Initially, it was proposed to evaluate the frequency of deviations from
    the task, indicated by the oscillations of monitored parameters. The method was applied
    to a gas compressor and error probabilities were obtained. In a second study applied to a
    set of pumps over a record period of 11 years, the variable was the vibration monitored at
    each textit ms. It was found that reliability increased over time and success was attributed
    to actions on the task. It was possible to measure the probability of human errors and a
    process for continuous use was established, demonstrating the potential for applying the
    method.

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  • DIEGO ROBERTO DA CUNHA PASCOAL
  • IMPREGNAÇÃO/DEPOSIÇÃO DE BIOATIVOS DA COPAÍBA (Copaifera sp.) EM CURATIVOS BIOPOLIMÉRICOS USANDO CO2 SUPERCRÍTICO E IMERSÃO EM DICLOROMETANO.

  • Orientador : SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Ana Maria Antunes Dias
  • Cássia Britto Detoni
  • ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
  • Luis Padrela
  • RAVENNA LESSA MATOS
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • Data: 03/12/2020

  • Mostrar Resumo
  • Os curativos poliméricos são usados no tratamento de feridas crônicas e agudas, destacando-se os que são impregnados/depositados com compostos bioativos de plantas medicinais em substituição aos fármacos sintéticos, com menor efeito colateral ao paciente. As impregnações/deposições de bioativos em matrizes poliméricas são realizados por diferentes métodos, que têm em comum o uso intensivo de solventes orgânicos e um número excessivo de etapas do processo. Alternativamente, a impregnação/deposição supercrítica, realizada com dióxido de carbono a elevadas pressões, apresenta algumas vantagens como a rapidez no processamento, a eliminação do uso de solventes orgânicos e a secagem do produto ao final do processo. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo estudar a viabilidade técnica dos processos de impregnação/deposição de compostos bioativos da copaíba, em 2 curativos comerciais biopoliméricos: SpongostanTM e Promogran®. O método de impregnação/deposição supercrítica (SSI/SSD) com dióxido de carbono e o método clássico por imersão em solvente orgânico foram utilizados e comparados. No método SSI/SSD, quanto maior a pressão e a densidade do solvente, maior o rendimento de oleorresina impregnada/depositada por biopolímero. Observou-se que a SpongostanTM sofreu alterações na área superficial, quando processada a pressões elevadas. A solubilidade da oleorresina no solvente supercrítico foi o fator de maior influência, para o rendimento do processo, relacionado ao aumento de pressão do sistema. Os compostos terpênicos (bioativos da oleorresina) foram detectados nos dois curativos impregnados/depositados. O método de impregnação/deposição clássica por imersão usou o solvente orgânico diclorometano, e nesse método o extrato das folhas e a oleorresina de copaíba foram impregnados/depositados no curativo SpongostanTM. Os resultados dos bioativos impregnados/depositados foram promissores tanto para o extrato de folhas, quanto da oleorresina no biopolímero. Os compostos bioativos da copaíba foram identificados nos curativos impregnados/depositados por espectroscopia de ressonância magnética nuclear. O extrato das folhas e a oleorresina apresentaram atividades antibacterianas, obtendo inibição de crescimento bacteriano de Gram-positiva e Gram-negativa. Em ambos métodos de impregnação/deposição, as estruturas porosas dos curativos foram preservadas. Além disso, observou-se em micrografias que a oleorresina de copaíba teve uma distribuição superficial homogênea nos diferentes biopolímeros independentemente do tipo de método. Os resultados revelam que a solubilidade dos compostos bioativos da copaíba, nos diferentes solventes usados nos processos (dióxido de carbono supercrítico e diclorometano) são fundamentais para o sucesso e viabilidade técnica da impregnação/deposição de compostos bioativos em matrizes biopoliméricas. O método SSI/SSD usando CO2 supercritico mostrou vantagens em relação ao método por imersão usando diclorometano, porque permitiu o controle das quantidades do bioativo impregnado/depositado, através de ajustes finos na pressão e temperatura, além de evitar a presença de solvente orgânico residual na matriz biopolimérica.


  • Mostrar Abstract
  • The polymeric dressings are used in the treatment of chronic and acute wounds, especially those that are impregnated/deposited with bioactive compounds from medicinal plants to replace synthetic drugs, with less side effect to the patient. The impregnations/depositions of bioactive in polymeric matrices are carried out by different methods, which have in common the intensive use of organic solvents and an excessive number of process steps. On the other hand, the supercritical impregnation/deposition, carried out with carbon dioxide at high pressures, has some advantages such as speed in processing, the elimination of the use of organic solvents and the drying of the product at the end of the process. In this context, the present work aimed to study the technical feasibility of the impregnation/deposition processes of bioactive compounds from copaiba, in 2 biopolymeric commercial dressings: SpongostanTM and Promogran®. The supercritical impregnation/deposition method (SSI/SSD) with carbon dioxide and the classic method by immersion in organic solvent were used and compared. In the SSI/SSD method, the higher the pressure and density of the solvent , the greater the yield of oleoresin impregnated/deposited into biopolymer. It was observed that SpongostanTM underwent changes in the surface area, when processed at high pressures. The solubility of oleoresin in the supercritical solvent was the factor of greatest influence, for the process yield, related to the increase in system pressure. The terpenic compounds (bioactives of oleoresin) were detected in the two impregnated/deposited dressings. The classic impregnation/deposition method by immersion used the organic solvent dichloromethane, and in this method the leaf extract and oleoresin from copaiba were impregnated/deposited in the SpongostanTM dressing. The results of the impregnated/deposited bioactives were promising for both leaf extract and oleoresin in the biopolymer. The bioactive compounds of copaiba were identified in the impregnated/deposited dressings by nuclear magnetic resonance spectroscopy. Leaf extract and oleoresin showed antibacterial activities, obtaining inhibition of Gram-positive and Gram-negative bacterial growth. In both methods of impregnation/deposition, the porous structures of the dressings were preserved. In addition, it was observed in micrographs that the copaiba oleoresin had a homogeneous surface distribution in the different biopolymers regardless of the type of method. The results reveal that the solubility of the bioactive compounds of copaiba, in the different solvents used in the processes (supercritical carbon dioxide and dichloromethane) are fundamental for the success and technical viability of the impregnation/deposition of bioactive compounds into biopolymer matrices. The SSI/SSD method using supercritical CO2 showed advantages than immersion method using dichloromethane, because it allowed the control of the amounts of the impregnated/deposited bioactive, through fine adjustments in pressure and temperature, in addition to avoiding the presence of residual organic solvent in the biopolymer matrix.

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  • DANIEL DINIZ SANTANA
  • MODELO ECONÔMICO E DISTRIBUÍDO DE CONTROLE PREDITIVO PARA PROCESSOS NÃO ESTÁVEIS: ESTABILIDADE, VIABILIDADE E INTEGRAÇÃO.

  • Orientador : MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIS CLAUDIO OLIVEIRA LOPES
  • MARCIO ANDRE FERNANDES MARTINS
  • MAURICIO BEZERRA DE SOUZA JUNIOR
  • OSCAR ALBERTO ZANABRIA SOTOMAYOR
  • TITO LUIS MAIA SANTOS
  • Data: 21/12/2020

  • Mostrar Resumo
  • Os requisitos básicos para a implementação de controladores preditivos de modelo podem ser resumidos como estabilidade, viabilidade, desempenho e robustez. Um de seus principais objetivos é a otimização de toda a planta para que diferentes estratégias possam ser aplicadas para alcançá-la, seja em esquemas de duas camadas, como Otimização em Tempo Real (RTO), ou esquemas de uma camada, como MPC + RTO e Modelo Econômico Preditivo Ao controle. Essas estratégias podem ser implementadas em esquemas centralizados, descentralizados ou distribuídos, mas para sistemas de grande escala, o centralizado pode ser intratável e os esquemas de controle distribuído são preferíveis. Além disso, o projeto de alguns controladores pode resultar em um problema de otimização inviável em alguns cenários, por exemplo, quando um pequeno horizonte de controle é aplicado no projeto baseado em conjuntos invariantes terminais. Neste contexto, esta tese se concentra na estabilização de controladores preditivos de modelos com objetivos econômicos, aplicando apenas restrições de igualdade terminal associadas a mecanismos de projeto para melhorar a viabilidade do problema de otimização, além de sua integração em esquemas de controle centralizado e cooperativo-distribuído. As contribuições desta tese são resumidas como: (i) um controlador preditivo de modelo de uma camada cujo problema de otimização é sempre viável, adequado para sistemas com estados instáveis de malha aberta, aplicando restrições de igualdade de terminal frouxo, (ii) um modelo distribuído cooperativo controlador preditivo adequado para sistemas estáveis, cujas propriedades de estabilização são integradas com seu ajuste, e (iii) um controle preditivo econômico baseado em gradiente distribuído cooperativo estabilizador baseado em restrições de igualdade terminal adequado para sistemas não estáveis, com mecanismos de design para ampliar seu domínio de atração . As propriedades estabilizantes são garantidas pelos argumentos de Lyapunov, e a viabilidade visa o cumprimento das restrições, além da solução do problema de otimização em todos os passos de tempo, mesmo com pequenos horizontes de controle. Para exemplificar as características acima mencionadas dessas estratégias, são avaliados estudos de caso a partir de cenários em que os controladores apresentam pequenos horizontes de controle e, no esquema distribuído, curto prazo de comunicação e objetivos conflitantes entre os agentes.


  • Mostrar Abstract
  • The basic requirements for the implementation of model predictive controllers can be summarized as stability, feasibility, performance, and robustness. One of their main purposes is the plantwide optimization so that different strategies can be applied to achieve it, either in two-layer schemes, as Real-Time Optimization (RTO), or one-layer schemes, as MPC+RTO and Economic Model Predictive Control. These strategies can be implemented in centralized, decentralized, or distributed schemes, but for large-scale systems, the centralized one can be intractable, and distributed control schemes are preferable. Additionally, some controllers design may result in an infeasible optimization problem in some scenarios, e.g. when a small control horizon is applied in design based on terminal invariant sets. In this context, this thesis focuses on stabilizing model predictive controllers with economic objectives, applying solely terminal equality constraints associated with design mechanisms to improve the feasibility of the optimization problem, in addition to their integration into centralized and cooperative-distributed control schemes. The contributions of this thesis are summarized as: (i) a one-layer model predictive controller whose optimization problem is always feasible, suitable for systems with open-loop unstable states, applying slacked terminal equality constraints, (ii) a cooperative-distributed model predictive controller suitable for stable systems, which stabilizing properties are integrated with its tuning, and (iii) a stabilizing cooperative-distributed gradientbased economic predictive control based on terminal equality constraints suitable for non-stable systems, with design mechanisms to enlarge its domain of attraction. The stabilizing properties are guaranteed by Lyapunov arguments, and the feasibility targets the fulfillment of constraints, in addition to the solution of the optimization problem at all time steps even with small control horizons. In order to exemplify the aforementioned features of these strategies, case studies are assessed using scenarios where the controllers have small control horizons and, in the distributed scheme, a short time frame for communication and conflicting objectives among the agents. 

2019
Dissertações
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  • JÚLIA CAROLINA BRAZ DE FREITAS BIJOS
  • MODELAGEM DE EQUILÍBRIO DE FASES DO METANO EM DIGESTÃO ANAERÓBIA

  • Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • ELAINE CHRISTINE DE MAGALHAES CABRAL ALBUQUERQUE
  • ARIUSKA KARLA BARBOSA
  • Data: 24/01/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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. 


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • Avaliação de complexos eólicos através do método de decisão multicritério TOPSIS

  • Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • ANGELO MARCIO OLIVEIRA SANT ANNA
  • ADONIAS MAGDIEL SILVA FERREIRA
  • EDUARDO OLIVEIRA TELES
  • Data: 28/01/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • Obtenção de bioquerosene por pirólise rápida catalítica de biomassa de microalgas

  • Orientador : EMERSON ANDRADE SALES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • AROLDO FÉLIX DE AZEVEDO JÚNIOR
  • EMERSON ANDRADE SALES
  • JOSE GERALDO DE ANDRADE PACHECO FILHO
  • ROGER THOMAS FRANCOIS FRETY
  • Data: 08/02/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • PANORAMA DA SOCIOECONOMIA SOLIDÁRIA DO TERRITÓRIO LITORAL SUL DA BAHIA.

  • Orientador : RICARDO DE ARAUJO KALID
  • MEMBROS DA BANCA :
  • RICARDO DE ARAUJO KALID
  • NILTON VASCONCELOS JUNIOR
  • GENAUTO CARVALHO DE FRANCA FILHO
  • FERNANDO LUIZ PELLEGRINI PESSOA
  • Data: 20/03/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • TÉCNICAS DE DESAGREGAÇÃO DE CONSUMO D'ÁGUA A PARTIR DA DINÂMICA DE VAZÃO EM RESIDÊNCIAS

  • Orientador : ANTONIO CEZAR DE CASTRO LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO CEZAR DE CASTRO LIMA
  • EDUARDO FURTADO DE SIMAS FILHO
  • CARLOS EDUARDO VIANA NUNES
  • Data: 17/04/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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
  • PRECIPITAÇÃO DE ASFALTENOS EM RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO POR INJEÇÃO DE CO2 E DEPLEÇÃO: MODELAGEM E SIMULAÇÃO DO EQUILÍBRIO DE FASES A ALTA PRESSÃO.

  • Orientador : GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • FABIO PEDRO DO NASCIMENTO
  • FREDERICO WANDERLEY TAVARES
  • GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
  • ROGERIO FERNANDES DE LACERDA
  • 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
  • MODELO DE AVALIAÇÃO GERENCIAL PARA TRANSIÇÃO ENERGÉTICA APLICADO AO SETOR EÓLICO

  • Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRÉ LUIS ROCHA DE SOUZA
  • EDNILDO ANDRADE TORRES
  • EDUARDO OLIVEIRA TELES
  • JOSE RICARDO UCHOA CAVALCANTI ALMEIDA
  • 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
  • ANÁLISE DE CONFIABILIDADE DE SISTEMAS DE MÁQUINAS COLHEDORAS DE CANA-DE-AÇÚCAR USANDO
    O MODELO q-WEIBULL

  • Orientador : SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • HERMAN AUGUSTO LEPIKSON
  • EDILSON MACHADO DE ASSIS
  • 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
  • AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE APLICAÇÃO DA FERRAMENTA HFMEA COMO ELEMENTO PARA PROMOÇÃO DE UMA GESTÃO INTEGRADA EM HEMOCENTRO

  • Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • Claudia Spegiorin Vicente
  • KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • MARCIA MARA DE OLIVEIRA MARINHO
  • 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
  • “MINERAÇÃO DE DADOS PARA PREDIÇÃO DE FALHA EM SISTEMA DE COLETA DE EFLUENTES”.

  • Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • LEIZER SCHNITMAN
  • LUCIANO MATOS QUEIROZ
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • SISTEMAS DE COGERAÇÃO PARA PEQUENAS E MÉDIAS EMPRESAS DO SETOR TERCIÁRIO

  • Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTONIO GABRIEL SOUZA ALMEIDA
  • EDNILDO ANDRADE TORRES
  • JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
  • VITOR PINHEIRO FERREIRA
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • AVALIAÇÃO DA VIABILIDADE DO PRÉ-PROCESSAMENTO DO EUCALIPTO PARA GERAÇÃO DE ENERGIA

  • Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDNILDO ANDRADE TORRES
  • FRANCISCO GAUDENCIO MENDONCA FREIRES
  • JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • ESTUDO DO CASO DO SHALE GAS: UMA POSSIBILIDADE ENERGÉTICA NO BRASIL CONTEMPORÂNEO

  • Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDNILDO ANDRADE TORRES
  • JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
  • VANJOALDO DOS REIS LOPES NETO
  • Data: 20/08/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • ANÁLISE TÉCNICA E ECONÔMICA DA UTILIZAÇÃO DE DIRIGÍVEIS NO TRANSPORTE DE CARGAS INDIVÍSIVEIS E VOLUMOSAS EM SITUAÇÕES DE DIFICIL ACESSO

  • Orientador : CRISTIANO HORA DE OLIVEIRA FONTES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS ARTHUR MATTOS TEIXEIRA CAVALCANTE
  • HERMAN AUGUSTO LEPIKSON
  • FRANCISCO UCHOA PASSOS
  • Data: 09/09/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • ESTUDO DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM INDÚSTRIA AVÍCOLA

  • Orientador : EDNILDO ANDRADE TORRES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EDNILDO ANDRADE TORRES
  • JORGE LAUREANO MOYA RODRIGUEZ
  • PIETER DE JONG
  • Data: 17/10/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • DIMENSIONAMENTO E SIMULAÇÃO DE UM SISTEMA DE ENERGIA SOLAR TÉRMICA COM CONCENTRADOR PARABÓLICO E MOTOR STIRLING.

  • Orientador : ROBSON DA SILVA MAGALHAES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEX ALISSON BANDEIRA SANTOS
  • EDNILDO ANDRADE TORRES
  • JULIO AUGUSTO MENDES DA SILVA
  • ROBSON DA SILVA MAGALHAES
  • Data: 29/10/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • 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

  • Orientador : JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUIZ CARLOS LOBATO DOS SANTOS
  • CARINE TONDO ALVES
  • GEORGE AUGUSTO BATISTA CAMARA
  • Data: 11/11/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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
  • UMA NOVA ABORDAGEM NA SELEÇÃO DE VARIÁVEIS PARA ANALISADORES VIRTUAIS VIA REGRESSÃO POR MÍNIMOS QUADRADOS PARCIAIS.

  • Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DANIELA DOMINGOS
  • KAREN VALVERDE PONTES VATER
  • KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • Data: 19/12/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.

Teses
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  • DIEGO LIMA MEDEIROS
  • AVALIAÇÃO ENERGÉTICA E AMBIENTAL DO SANEAMENTO BASEADO EM RECURSOS PARA APROVEITAMENTO DA URINA HUMANA NA AGRICULTURA

  • Orientador : ASHER KIPERSTOK FIRST
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ASHER KIPERSTOK FIRST
  • EDUARDO HENRIQUE BORGES COHIM SILVA
  • EMERSON ANDRADE SALES
  • JOSE ADOLFO DE ALMEIDA NETO
  • LUCIANO MATOS QUEIROZ
  • MARC ARPAD BONCZ
  • MARCELO ANTUNES NOLASCO
  • RICARDO FRANCI GONÇALVES
  • Data: 17/04/2019

  • Mostrar Resumo
  • 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.


  • Mostrar Abstract
  • 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.

2
  • LUIS CLAUDIO ALVES BORJA
  • DESENVOLVIMENTO DE UM MÉTODO QUANTITATIVO PARA PREVISÃO DE ASPECTOS AMBIENTAIS GERADOS POR CANTEIROS DE OBRAS.

  • Orientador : ASHER KIPERSTOK FIRST
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ASHER KIPERSTOK FIRST
  • JOAO LUIZ CALMON NOGUEIRA DA GAMA
  • JUAN PEDRO MORENO DELGADO
  • RITA DIONE ARAUJO CUNHA
  • SANDRO FABIO CESAR
  • PAULO ROBERTO LOPES LIMA
  • 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
  • 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

  • Orientador : JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CARLOS EDUARDO FACIN LAVARDA
  • CLAUDIO OSNEI GARCIA
  • JOSE CELIO SILVEIRA ANDRADE
  • MAISA DE SOUZA RIBEIRO
  • SONIA MARIA DA SILVA GOMES
  • 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
  • Modelo para avaliar o comportamento humano em ambientes industriais controlados.

  • Orientador : RICARDO DE ARAUJO KALID
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALEX ALISSON BANDEIRA SANTOS
  • ANTONIO CARLOS DE OLIVEIRA
  • HERMAN AUGUSTO LEPIKSON
  • JORGE LAUREANO MOYA RODRIGUEZ
  • KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • RICARDO DE ARAUJO KALID
  • SALVADOR AVILA FILHO
  • 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
  • PERSPECTIVAS DE GESTÃO DOS FLUXOS DE NITROGÊNIO REATIVO NO SETOR SANEAMENTO.

  • Orientador : ASHER KIPERSTOK FIRST
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE BEZERRA DOS SANTOS
  • ASHER KIPERSTOK FIRST
  • EDUARDO HENRIQUE BORGES COHIM SILVA
  • JORDI MORATÓ
  • OLÍVIA SILVA NEPOMUCENO SANTOS
  • 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
  • PARÂMETROS DE PROJETO VISANDO DIMINUIÇÃO DOS RESÍDUOS DE MADEIRA DA PRODUÇÃO DE MÓVEIS DE MADEIRA DE EUCALIPTO

  • Orientador : ASHER KIPERSTOK FIRST
  • MEMBROS DA BANCA :
  • EUGENIO ANDRES DIAZ MERINO
  • GIOVANNI BARRERA TORRES
  • MARIA HERMINIA OLIVERA HERNANDEZ
  • SANDRO FABIO CESAR
  • ÁUREA LUIZA QUIXABEIRA ROSA E SILVA RAPOSO
  • 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
  • PRECIPITAÇÃO DE ASFALTENOS EM PETRÓLEO COM ELEVADO TEOR DE CO2: DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL E MODELAGEM DO COMPORTAMENTO DE FASES A ALTA PRESSÃO

  • Orientador : GLORIA MEYBERG NUNES COSTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • HERMINIO JOSE CIPRIANO DE SOUSA
  • MARIA ELISABETE MACHADO
  • PAULO DE TARSO VIEIRA E ROSA
  • ROGERIO FERNANDES DE LACERDA
  • SILVIO ALEXANDRE BEISL VIEIRA DE MELO
  • 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
  • REMOÇÃO DE HIDROCARBONETOS DA ÁGUA PRODUZIDA DE PETRÓLEO POR MEIO DOS PROCESSOS DE COALESCÊNCIA E ADSORÇÃO

  • Orientador : KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALBERICO RICARDO PASSOS DA MOTTA
  • CARLOS EDUARDO DE FARIAS SILVA
  • JOÃO INACIO SOLETTI
  • KARLA PATRICIA SANTOS OLIVEIRA RODRIGUEZ ESQUERRE
  • LUCIANO MATOS QUEIROZ
  • MARCIO LUIS FERREIRA NASCIMENTO
  • 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 operat