Análise energética e exergética de um ciclo rankine com aquecimento distrital : estudo de uma planta termelétrica

Este trabalho tem por objetivo simular e analisar uma usina termelétrica a carvão em várias condições de funcionamento. A usina simulada neste trabalho é a AVV 1 localizada em Copenhague, Dinamarca. A AVV 1 é uma usina de geração de potência e aquecimento distrital que pode funcionar em várias condições de carga. A simulação da usina supracitada foi tema de um concurso de simuladores proposto no congresso ECOS 2003 realizado em Copenhague, Dinamarca. Para a realização deste trabalho foi construído um programa na linguagem FORTRAN 90. Cada componente da usina é modelado através de equações de balanço de massa e energia, e o sistema completo tem sua solução obtida pelo método de substituição sucessiva. Para viabilizar essa solução é necessário também implementar uma rotina de cálculo de propriedades do fluido de trabalho. No caso estudado, o fluido de trabalho da usina é a água e a formulação utilizada para o cálculo de suas propriedades nos diversos estados é a IAPWS IF-97. A usina é simulada em dois modos de operação: modo de condensação, onde ocorre apenas geração de eletricidade, e em modo de contrapressão, onde há geração de eletricidade e aquecimento distrital, conforme nomenclatura sugerida pela organização do concurso No modo de condensação, são feitas quatro séries de simulações variando a carga de 100% a 40%. Cada série contém um conjunto de hipóteses quanto à variação das eficiências isoentrópicas e pressões das turbinas em função da vazão mássica. No modo de contrapressão, a usina é simulada funcionando com 100% da carga. O programa desenvolvido calcula as propriedades para qualquer ponto de trabalho ao longo da planta, assim como a eficiência da mesma, a potência gerada, e todas as vazões mássicas pertinentes. Além disso, é feita também uma análise exergética da planta. A simulação demonstrou que a planta possui uma eficiência global de 42,02% com uma geração de 250,2 MW em 100% de carga no modo de condensação. Nessas mesmas condições, do ponto de vista exergético, a eficiência encontrada é de 37,21%. No modo de contrapressão, a usina apresenta uma eficiência exergética de 40,19% com um aproveitamento energético de 90,55%. Por fim, é possível também verificar a comportamento da eficiência da planta e a variação de água de resfriamento do condensador com a carga. Os resultados gerados são próximos àqueles encontrados pelos diversos pesquisadores que abordaram o problema.

Avaliação das demandas de usuários operadores e engenheiros na elaboração de uma interface gráfica de um sistema supervisório (SDCD) de uma planta petroquímica

Este trabalho tem como objetivo identificar, analisar e selecionar as variáveis prioritárias para o controle de um Sistema Digital de Controle Distribuído (SDCD) de transporte pneumático de esferas de uma Petroquímica. O método adotado no estudo foi o Desenho Comentado de Guimarães (1993), onde o usuário é filmado enquanto desenha e verbaliza sobre como se dá o funcionamento e o controle do sistema em estudo. O método permitiu conhecer as necessidades e prioridades dos sujeitos envolvidos na pesquisa e identificou diferenças entre as opiniões, que impactam na concepção da interface: basicamente, os operadores e engenheiros entendem o funcionamento do sistema de forma semelhante mas divergem na forma de conceber uma tela para o controle do mesmo sistema. Os sujeitos engenheiros foram mais detalhistas e preocupados com a segurança do sistema, ao verbalizarem mais variáveis nos dois modos de operação (funcionamento e controle) se comparados com os operadores. Os operadores mostraram preferência por uma interface que represente a área. Pode-se concluir que os operadores têm uma visão local (operacional) do sistema supervisório e os engenheiros têm uma visão global (gerencial) do mesmo sistema. Uma proposta de interface que concilie os conhecimentos teórico e tácito dos dois sujeitos parece ser a melhor alternativa de interface a ser testada.

Relações solo-planta-animal num sistema de integração lavoura-pecuária em semeadura direta com calcário na superfície

A desfolhação e o pisoteio animal podem afetar a cobertura vegetal e alterar a dinâmica do calcário no solo. Este trabalho estudou um sistema de integração lavoura-pecuária com níveis de biomassa de pastagem e seu reflexo sobre o solo, o desenvolvimento da soja e a dinâmica da correção da acidez a partir da superfície do solo. O experimento foi conduzido em um Latossolo Vermelho, em uma pastagem de aveia preta + azevém manejada sob diferentes alturas. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso com quatro tratamentos (10, 20, 30 e 40 cm de altura de manejo) e três repetições. Utilizou-se terneiros jovens em pastejo contínuo, com lotação variável, em dois períodos de pastejo (2001 e 2002). No final do primeiro período aplicou-se 4,5 Mg ha-1 de calcário na área, implantando-se a cultura da soja. As alturas da pastagem afetaram a massa de forragem e o desempenho dos animais. Na média dos dois anos, maiores rendimentos individuais e por área foram obtidos com pastagem manejada nas alturas médias de 25 e 10 cm, respectivamente. Após o pastejo, somente no manejo a 10 cm a densidade e a macroporosidade do solo atingiram valores que podem limitar o desenvolvimento da soja na camada de 0-2,5 cm. Efeitos sobre os atributos químicos manifestaram-se até 5 cm de profundidade, cinco meses após a calagem, avançando com o tempo, independentemente da condição anterior de pastejo. A população de plantas e o rendimento da soja diminuíram com a redução da altura de manejo da pastagem. Houve equivalência de rendimento econômico entre todos os tratamentos, sendo a diminuição do rendimento de soja, em situação de alta intensidade de pastejo, compensada pelo aumento do rendimento animal por unidade de área. O rendimento de soja na área sem pastejo foi similar àquele obtido em áreas com intensidade de pastejo leve.

Nitrogênio no solo e na planta e o manejo da adubação nitrogenada em cevada no sistema plantio direto

O presente trabalho teve os seguintes objetivos: estimar o suprimento de N pelo solo através da avaliação do N mineral em pré-semeadura e ao longo do ciclo de desenvolvimento da cevada; determinar a capacidade máxima do solo em suprir N através do potencial de mineralização de N do solo; avaliar características da planta no afilhamento e no espigamento e associá-las aos teores de N mineral do solo e do N potencialmente mineralizado, determinados para áreas sob restevas de milho e de soja; caracterizar os efeitos das restevas de milho e de soja sobre a disponibilidade de N mineral e sua interação com a adubação nitrogenada; descrever as variações nas características da planta em dois estádios de desenvolvimento da cultura em resposta à adição de doses de N sob dois tipos de restevas; analisar a precisão da metodologia atualmente utilizada para a recomendação de adubação nitrogenada com as respostas obtidas em diferentes ambientes.

Adsorção de tolueno de solução aquosa em leito de carvão ativado em planta piloto

A adsorção em leito fixo de carvão ativado granular é uma das mais importantes alternativas para a remoção de compostos orgânicos voláteis em efluentes aquosos, em concentrações baixas. O objetivo deste trabalho é colocar em funcionamento uma unidade piloto de adsorção e desenvolver uma metodologia para avaliar o comportamento de adsorventes nesta planta como a usada no projeto de unidades de adsorção de leito fixo. Esta planta piloto possui uma coluna de 20 mm de diâmetro interno, encamisada. Ela é equipada com espectrofotômetro UV on-line, que permite a medida da concentração de componentes orgânicos voláteis na corrente de efluente. Também, possui módulos para a aquisição de dados de temperatura, vazão e pressão diferencial. Nessa planta, foram realizados experimentos, à temperatura ambiente, para aquisição de curvas de ruptura experimentais da adsorção de tolueno de uma corrente aquosa, em um leito fixo de carvão ativado. O leito era composto por um carvão ativado granular (8 x 12 mesh). Diferentes alturas de leito (5 e 10 cm) e vazões ( 0,8 e 1,6 L.h-1) foram testados, mantendo a concentração de tolueno na alimentação em aproximadamente 50 ppm. Concomitantemente, foram realizados testes para a caracterização do adsorvente, obtendo-se 15,4 % de conteúdo de umidade e 8,7 % de cinzas, massa específica bulk de 0,5 g.mL-1, massa específica real de 1,72 g.mL-1 e 681 m2.g-1 de área superficial A estimação da difusividade mássica e do coeficiente de transferência de massa referente à fase sólida foram obtidos através de dados de testes cinéticos, obtendo-se, respectivamente, os valores médios de 6,1 cm2.h-1 e 0,0162 cm.h-1. As alturas das zonas de transferência de massa obtidas para a vazão de 0,8 L.h-1 aumentaram com o aumento da altura do leito, indicando comportamento de padrões proporcionais. Além disso, analisaram-se dados preliminares de pressão diferencial no leito, que indicam que ela aumentou enquanto havia adsorção. A metodologia desenvolvida poderá ser aplicada para estudar a adsorção com outros pares adsorvente/adsorvato.

Relações planta-animal num sistema de integração lavoura-pecuária

Este trabalho buscou estudar um sistema de integração lavoura-pecuária com diferentes alturas de pastos, no período de inverno, e seus reflexos sobre a dinâmica da pastagem e o desempenho animal. O experimento foi conduzido em uma pastagem de aveia + azevém manejada sob diferentes intensidades de pastejo. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso com quatro tratamentos (10, 20, 30 e 40 cm de altura de manejo) e três repetições. Utilizaramse terneiros de corte de cruzamento industrial com idade e peso médio inicial de 10 meses e 210 kg, respectivamente. O método de pastejo foi contínuo com lotação variável. A adubação de base foi de 400 kg/ha de superfosfato simples e de 90 kg/ha de N em cobertura. As alturas do pasto afetaram a massa de forragem (MF), onde para cada cm de aumento na altura acima de 10 cm, houve incremento na matéria seca da pastagem em cerca de 86 kg/ha de MS. O aumento no ganho médio diário (GMD) foi condicionado pelo incremento na qualidade e/ou na quantidade de forragem disponível, e o modelo de resposta do GMD em relação às alturas do pasto, resultou em valores de 0,73 e 1,14 kg/animal/dia nos tratamentos de maior e menor GMD, respectivamente, que foram de 10 cm e 30 cm de altura. No rendimento de carcaça não houve diferença (P>0,05) entre os tratamentos, uma vez que todos os valores ficaram em torno de 51%. Quanto ao peso de carcaça quente e fria, peso de costilhar, escore de condição corporal e grau de acabamento, observou-se comportamento muito similar à evolução do ganho médio diário dos animais.

Relações planta-animal em pastagem de milheto (Pennisetum americanum (L.) Leeke.) manejada em diferentes alturas com ovinos

O experimento foi conduzido na EEA-UFRGS de 12/12/2000 a 19/03/2001, em pastagem de milheto (Pennisetum americanum (L.) Leeke) manejada em diferentes alturas. O delineamento foi o completamente casualizado com quatro tratamentos (10, 20, 30 e 40 cm de altura de manejo) e quatro repetições. Os animais “testers” foram 12 cordeiros inteiros por repetição, mantidos em pastejo contínuo com lotação variável. As alturas foram mensuradas através de uma régua (sward stick). Avaliou-se parâmetros de caracterização da pastagem, desempenho individual dos animais e ganho de peso vivo por área, bem como parâmetros da carcaça. O comportamento ingestivo foi determinado através do registro do tempo de pastejo, ruminação e descanso e a taxa de bocados de quatro cordeiros Ile de France por unidade experimental. As taxas de acúmulo de MS foram estimadas por gaiolas de exclusão. Amostras de 0,25 m2 foram cortadas para estimar a massa de forragem e seus respectivos componentes. As alturas de manejo da pastagem afetaram a sua produtividade, bem como a sua estrutura, o que influenciou diretamente o comportamento ingestivo e o desempenho dos animais. Os modelos de resposta indicaram que pode-se obter um ganho máximo de 609,3 kg de PV/ha manejando a pastagem na altura média de 29,2 cm e um ganho individual máximo de 121,7 g/dia na pastagem com 33,3 cm de altura. O efeito observado das alturas no desempenho dos animais também se reproduziu em suas carcaças.

Qualidade nutritiva de silagens de milho (Zea mays L.) "Safrinha" de planta inteira de diferentes maturidades submetidas a distintos procedimentos de ensilagem e "desensilagem"

Foram realizados dois experimentos para avaliar os efeitos de procedimentos inadequados de ensilagem e “desensilagem” na qualidade nutritiva de silagens de milho de cultivo de “safrinha”. O 1º experimento de ENSILAGEM foi conduzido em delineamento completamente casualizado com arranjo fatorial 2 x 4 objetivando avaliar o efeito dos estádios de maturidade ao corte, com o grão completamente leitoso (GL), ou com grão ½ leitoso e ½ farináceo (GF) e da exposição dos materiais picados de ambos os cortes ao ar, sem compactação, por zero, 12, 24 ou 36 horas antes de sua ensilagem em mini-silos. Os cortes das plantas de milho ocorreram nos dias 26/04 e 18/05/2004. Houve efeito significativo (P<0,05) em relação aos estádios de maturidade (M) e tempos de exposição ao ar (TE), além de interação entre os efeitos, para a maioria das variáveis estudadas. O teor de matéria seca (MS) diferiu (P<0,05) quanto a M e TE e o pH apresentou interação entre os efeitos. As silagens GL e GF, respectivamente, diferiram (P<0,05) quanto aos açúcares solúveis, de 1,51 a 1,31% da MS e os teores de amido de 4,23 a 13,21% da MS. Em relação aos TE, os açúcares solúveis diminuíram entre os tempos zero (1,64% da MS) e 36 horas (1,05% da MS). O maior impacto dos TE se verificou nos teores de fibra em detergente neutro corrigidos para cinzas e proteína (FDNcp) e produção cumulativa de gases in vitro. O 2º Experimento de “DESENSILAGEM” foi conduzido em delineamento completamente casualizado com o objetivo de avaliar o efeito da exposição de uma silagem ao ar por zero, 12, 24 e 36 horas após a “desensilagem”. A ensilagem foi realizada no dia 18/05/2004 em mini-silos com capacidade de 30 litros, com grão de milho no estádio ½ leitoso ½ farináceo. Os diferentes tempos de exposição ao ar após a “desensilagem” afetaram significativamente (P<0,05) os teores de FDNcp e de lignina em detergente ácido. Não houve efeito sobre os carboidratos não estruturais e frações nitrogenadas.Conclui-se que o tempo de exposição ao ar do material verde picado de apenas 12 horas antes da ensilagem ou um período de aerobiose de 36 horas após a “desensilagem” afetam de modo muito negativo o valor nutritivo de silagens de milho.

Integração de características de planta, de dossel e de solo para maior eficiência da adubação nitrogenada em cobertura em milho

O milho é um das culturas mais exigentes em nitrogênio (N). A sua aplicação na dose e época correta pode aumentar a sua eficiência de uso, diminuindo custos e danos ambientais. Foram estudadas características de planta, de dossel e de solo, como indicadores da disponibilidade de N no sistema solo-planta para predição da necessidade deste nutriente em cobertura em milho. Foram conduzidos cinco experimentos a campo e dois em casa de vegetação, nas estações de crescimento de 2002/03 e 2003/04, na Estação Experimental Agronômica e na Faculdade de Agronomia da UFRGS, em Eldorado do Sul e em Porto Alegre-RS, Brasil, respectivamente, e dois experimentos a campo no ano de 2004 no Estern Cereal and Oilseed Research Center, em Ottawa-Ontário, Canadá. Foram avaliadas, em diferentes locais e situações de manejo, características de planta, de dossel e de solo, citando-se: teores de nitrato, amônio e N mineral no solo e na folha; massa seca e área foliar da folha e da planta, teor e acúmulo de N na folha e na planta; teor relativo de clorofila na folha, medido pelo clorofilômetro, reflectância do dossel, medido por dois tipos de radiômetros e fluorescência da folha, medida pelo fluorômetro. Além disso, foram avaliados o rendimento de grãos e seus componentes e parâmetros de eficiência técnica e econômica de uso de N. Dentre as características de planta, o teor relativo de clorofila na folha, e dentre os de solo, o teor de nitrato no solo, destacaram-se entre os demais avaliados. Foram determinados níveis críticos e doses ótimas de N, bem como estabelecidas curvas de calibração para dois níveis de manejo com base nestas características para monitoramento da lavoura. No que diz respeito às características de dossel estudadas, a reflectância apresentou melhores resultados que a fluorescência como indicador do nível de N no sistema solo-planta. Os estudos realizados mostraram que dentre as caracteríticas avaliadas, atualmente, o teor relativo de clorofila na folha tem o maior potencial para auxiliar na determinação da época mais adequada para aplicação de N em cobertura em milho.

Análise de sensibilidade aplicada a uma planta térmica de geração de potência

Este trabalho tem o objetivo de realizar uma análise de sensibilidade dos parâmetros operacionais e de projeto de uma usina termelétrica. A análise de sensibilidade serve para indicar qual a importância dessas grandezas no resultado do sistema. A planta modelada é a da Usina Termelétrica Presidente Médici – Fase B, localizada em Candiota, RS, onde cada módulo é capaz de produzir até 160 MW de potência. Para esta planta é apresentado o equacionamento de cada componente do sistema. Destacam-se duas modelagens para a turbina a vapor, usadas para a simulação de seu comportamento em carga parcial, o da Elipse de Stodola e o de Schegliáiev. Ambos os modelos são comparados. Também são apresentados os modos de controle de carga por válvula de estrangulamento, por válvula de bocais e por pressão deslizante. A análise de sensibilidade é feita por meio de três métodos distintos, cujos resultados são comparados. O Método Diferencial utiliza as derivadas parciais para estimar a sensibilidade. O Método de Monte Carlo realiza uma série de avaliações do sistema, com os dados de entrada gerados randomicamente em cada avaliação e análise estatística dos resultados para avaliar a sensibilidade das respostas. É desenvolvido neste trabalho o Método da Transformada de Fourier, que gera os dados de forma senoidal e utiliza a transformada de Fourier para medir as sensibilidades. A medida da sensibilidade é feita através de dois índices. O índice de importância é a derivada parcial de um resultado em relação a um parâmetro, adimensionalizado pelas médias das variáveis, e o índice de sensibilidade é a composição fracional da variância de um resultado. Como conclusão, observa-se que os modelos para operação em carga parcial da turbina de Schegliáiev e de Stodola produzem praticamente os mesmos resultados. Os três métodos de análise de sensibilidade conduzem aos mesmos índices de sensibilidade no caso estudado. A ordenação da importância dos parâmetros estudados é idêntica quando se usa tanto o índice de importância quanto o de sensibilidade, mesmo seus valores sejam diferentes para cada parâmetros.

Desenvolvimento de um analisador virtual para uma planta de polietileno de alta densidade

Em plantas de polimerização, uma das principais propriedades relacionadas à qualidade do produto é o índice de fluidez, ou MI. Esta propriedade é geralmente medida em laboratório, em intervalos de algumas horas. Por outro lado, as variáveis de processo estão disponíveis continuamente e são controladas com o objetivo de atingir as propriedades desejadas do produto. O desenvolvimento de um analisador virtual, que permita a estimação do MI de forma contínua, com base nestas variáveis medidas, pode levar a um melhor controle da qualidade do produto final. Este trabalho desenvolve um analisador virtual de MI para uma planta de polietileno de alta densidade (PEAD). Existem vários tipos de modelos que podem ser utilizados na implementação de um analisador virtual, assim como várias formas de correção on-line das suas estimativas. Este trabalho direciona especial atenção aos modelos semi-empíricos, e ao uso de um filtro de Kalman estendido (EKF) na correção das estimativas e dos parâmetros do modelo. O objeto de estudo desse trabalho foi um conjunto de produtos, cuja produção é realizada em dois reatores em série. Foram usados 21 conjuntos de dados representando diferentes períodos de operação da planta. Estes conjuntos de dados continham as principais variáveis de planta e os resultados de MI medidos em laboratório. A partir destes dados, foram estimados os parâmetros do modelo para cada reator. Também foi proposta e testada uma metodologia para a sintonia dos parâmetros do EKF. De posse dos modelos, do filtro e de seus respectivos parâmetros, foram gerados os resultados do analisador.

Opções reais em projetos de investimentos: o caso de uma planta de liquefação de gás natural com flexibilidade de troca de mercado e de troca de produto

O objetivo deste trabalho é revisar os principais aspectos teóricos para a aplicação de Opções Reais em avaliação de projetos de investimento e analisar, sob esta metodologia, um caso real de projeto para investir na construção de uma Planta de Liquefação de gás natural. O estudo do caso real considerou a Opção de Troca de Mercado, ao avaliar a possibilidade de colocação de cargas spot de GNL em diferentes mercados internacionais e a Opção de Troca de Produto, devido à flexibilidade gerencial de não liquefazer o gás natural, deixando de comercializar GNL no mercado internacional e passando a vender gás natural seco no mercado doméstico. Para a valoração das Opções Reais foi verificado, através da série histórica dos preços de gás natural, que o Movimento Geométrico Browniano não é rejeitado e foram utilizadas simulações de Monte Carlo do processo estocástico neutro ao risco dos preços. O valor da Opção de Troca de Mercado fez o projeto estudado mais que dobrar de valor, sendo reduzido com o aumento da correlação dos preços. Por outro lado, o valor da Opção de Troca de Produto é menos relevante, mas também pode atingir valores significativos com o incremento de sua volatilidade. Ao combinar as duas opções simultaneamente, foi verificado que as mesmas não são diretamente aditivas e que o efeito do incremento da correlação dos preços, ao contrário do que ocorre na Opção de Troca de Mercado, é inverso na Opção de Troca de Produto, ou seja, o derivativo aumenta de valor com uma maior correlação, apesar do valor total das opções integradas diminuir.

Planta baixa de uma escola

Dimensão: 402x570px

Vaso de planta

Este item é parte de um conjunto de modelos produzido pela equipe do Laboratório de Objetos de Apredizagem (LOA)/UFSCar para o jogo LabTecA

Contribuição ao desenvolvimento de ontologias para processos petroquímicos : estudo de caso em uma planta DEA

In the last decades, the oil, gas and petrochemical industries have registered a series of huge accidents. Influenced by this context, companies have felt the necessity of engaging themselves in processes to protect the external environment, which can be understood as an ecological concern. In the particular case of the nuclear industry, sustainable education and training, which depend too much on the quality and applicability of the knowledge base, have been considered key points on the safely application of this energy source. As a consequence, this research was motivated by the use of the ontology concept as a tool to improve the knowledge management in a refinery, through the representation of a fuel gas sweetening plant, mixing many pieces of information associated with its normal operation mode. In terms of methodology, this research can be classified as an applied and descriptive research, where many pieces of information were analysed, classified and interpreted to create the ontology of a real plant. The DEA plant modeling was performed according to its process flow diagram, piping and instrumentation diagrams, descriptive documents of its normal operation mode, and the list of all the alarms associated to the instruments, which were complemented by a non-structured interview with a specialist in that plant operation. The ontology was verified by comparing its descriptive diagrams with the original plant documents and discussing with other members of the researchers group. All the concepts applied in this research can be expanded to represent other plants in the same refinery or even in other kind of industry. An ontology can be considered a knowledge base that, because of its formal representation nature, can be applied as one of the elements to develop tools to navigate through the plant, simulate its behavior, diagnose faults, among other possibilities