Analise técnica, econômica e ecológica da incorporação de sistemas de gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar no setor sucroalcooleiro: uso de ciclos combinados para o aumento da oferta de eletricidade

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Industria mendocina en el Siglo XX

El presente trabajo tiene por finalidad analizar cualitativa y cuantitativamente la evolución de la industria mendocina en el Siglo XX. A ese fin hemos empleado como fuentes básicamente censos económicos, ya sea de carácter nacional o provincial (nacionales 1914; 1946; 1954; 1974; 1985 y 1994, y provincial del año 1963), como asimismo numerosos anuarios de la Dirección de Estadísticas e Investigaciones Económicas de la Provincia de Mendoza (1914; 1925; 1935; 1952; 1954; 1974; 1986), además de bibliografía complementaria. La metodología empleada consistió en construir intervalos de análisis con la información anual disponible, la extensión de los mismos está directamente relacionada con su disponibilidad. En nuestra investigación abordaremos la industria mendocina en general, a menudo encontramos trabajos que versan sobra la industria mendocina en los que se realiza un análisis para etapas predeterminadas dentro del Siglo XX. Por ejemplo: desde los comienzos del siglo hasta los `30 o desde 1946 hasta 1976. Uno de nuestros objetivos será dar una visión de largo plazo, abarcando las etapas determinadas en otros trabajos. Otro objetivo será el de “descubrir" a las otras industrias no vínicas e inspeccionar su evolución, debido a que en la mayoría de los trabajos de investigación existentes se detalla la industria vitivinícola. El trabajo tendrá en sus primeras secciones un análisis separado en variables físicas y en su última parte se realiza el análisis de las variables monetarias. Más allá de esta distinción, nuestra investigación debe tomarse como general, debido a que se abarca un periodo muy amplio (1895-1993). Perderemos especificidad pero ganaremos generalidad para dar la visión de largo plazo que consideramos escasa y poco desarrollada, motivados por la falta de información estadística que permita tener mejores indicadores y un análisis económico más completo. Aclaramos que las investigaciones existentes suelen ser de orden sociológico, lo que justifica la falta de análisis con variables económicas, dejando el espacio indicado para que la economía ingrese a complementarlos.

Desarrollo de un modelo para la caracterización termoeconómica de ciclos combinados de turbinas de gas y de vapor en condiciones de carga variable

En la actualidad, el interés por las plantas de potencia de ciclo combinado de gas y vapor ha experimentado un notable aumento debido a su alto rendimiento, bajo coste de generación y rápida construcción. El objetivo fundamental de la tesis es profundizar en el conocimiento de esta tecnología, insuficientemente conocida hasta el momento debido al gran número de grados de libertad que existen en el diseño de este tipo de instalaciones. El estudio se realizó en varias fases. La primera consistió en analizar y estudiar las distintas tecnologías que se pueden emplear en este tipo de centrales, algunas muy recientes o en fase de investigación, como las turbinas de gas de geometría variable, las turbinas de gas refrigeradas con agua o vapor del ciclo de vapor o las calderas de paso único que trabajan con agua en condiciones supercríticas. Posteriormente se elaboraron los modelos matemáticos que permiten la simulación termodinámica de cada uno de los componentes que integran las plantas, tanto en el punto de diseño como a cargas parciales. Al mismo tiempo, se desarrolló una metodología novedosa que permite resolver el sistema de ecuaciones que resulta de la simulación de cualquier configuración posible de ciclo combinado. De esa forma se puede conocer el comportamiento de cualquier planta en cualquier punto de funcionamiento. Por último se desarrolló un modelo de atribución de costes para este tipo de centrales. Con dicho modelo, los estudios se pueden realizar no sólo desde un punto de vista termodinámico sino también termoeconómico, con lo que se pueden encontrar soluciones de compromiso entre rendimiento y coste, asignar costes de producción, determinar curvas de oferta, beneficios económicos de la planta y delimitar el rango de potencias donde la planta es rentable. El programa informático, desarrollado en paralelo con los modelos de simulación, se ha empleado para obtener resultados de forma intensiva. El estudio de los resultados permite profundizar ampliamente en el conocimiento de la tecnología y, así, desarrollar una metodología de diseño de este tipo de plantas bajo un criterio termoeconómico. ABSTRACT The growing energy demand and the need of shrinking costs have led to the design of high efficiency and quick installation power plants. The success of combined cycle gas turbine power plants lies on their high efficiency, low cost and short construction lead time. The main objective of the work is to study in detail this technology, which is not thoroughly known owing to the great number of degrees of freedom that exist in the design of this kind of power plants. The study is divided into three parts. Firstly, the different technologies and components that could be used in any configuration of a combined cycle gas turbine power plant are studied. Some of them could be of recent technology, such as the variable inlet guide vane compressors, the H-technology for gas turbine cooling or the once-through heat recovery steam generators, used with water at supercritical conditions. Secondly, a mathematical model has been developed to simulate at full and part load the components of the power plant. At the same time, a new methodology is proposed in order to solve the equation system resulting for any possible power plant configuration. Therefore, any combined cycle gas turbine could be simulated at any part load condition. Finally a themoeconomic model is proposed. This model allows studying the power plant not only from a thermodynamic point of view but also from a thermoeconomic one. Likewise, it allows determining the generating costs or the cash flow, thus achieving a trade off between efficiency and cost. Likewise, the model calculates the part load range where the power plant is profitable. Once the thermodynamic and thermoeconomic models are developed, they are intensively used in order to gain knowledge in the combined cycle gas turbine technology and, in this way, to propose a methodology aimed at the design of this kind of power plants from a thermoeconomic point of view.

Desarrollo de un laboratorio virtual para la medida de ciclos indicados de un motor alternativo policombustible de encendido provocado

Se ha desarrollado un laboratorio virtual para la medida de ciclos indicados en un motor alternativo policombustible de encendido provocado. El laboratorio virtual desarrollado permite por una parte simular y obtener el ciclo indicado de un motor alternativo de cuatro tiempos, pudiendo modificar los parámetros más importantes de operación (régimen de giro, presiones de admisión y escape, temperaturas, etc.) y de diseño (parámetros geométricos del motor). Por otra parte, el laboratorio virtual permite simular el ensayo del motor en banco de pruebas y la medida del ciclo indicado. Los modelos matemáticos necesarios se han escrito en lenguaje Fortran, y estos interaccionan con un interfaz gráfico de usuario (GUI) programado en VEE®. El laboratorio virtual puede implementarse en una plataforma virtual de enseñanza de manera que los alumnos puedan tener acceso al sistema desde cualquier ordenador, en cualquier momento y desde cualquier lugar.

Sistema de simulación de escenarios de ciclos avanzados de combustible nuclear en transición = Simulation system for advanced fuel cycle transition scenarios

El estudio de los ciclos del combustible nuclear requieren de herramientas computacionales o "códigos" versátiles para dar respuestas al problema multicriterio de evaluar los actuales ciclos o las capacidades de las diferentes estrategias y escenarios con potencial de desarrollo en a nivel nacional, regional o mundial. Por otra parte, la introducción de nuevas tecnologías para reactores y procesos industriales hace que los códigos existentes requieran nuevas capacidades para evaluar la transición del estado actual del ciclo del combustible hacia otros más avanzados y sostenibles. Brevemente, esta tesis se centra en dar respuesta a las principales preguntas, en términos económicos y de recursos, al análisis de escenarios de ciclos de combustible, en particular, para el análisis de los diferentes escenarios del ciclo del combustible de relativa importancia para España y Europa. Para alcanzar este objetivo ha sido necesaria la actualización y el desarrollo de nuevas capacidades del código TR_EVOL (Transition Evolution code). Este trabajo ha sido desarrollado en el Programa de Innovación Nuclear del CIEMAT desde el año 2010. Esta tesis se divide en 6 capítulos. El primer capítulo ofrece una visión general del ciclo de combustible nuclear, sus principales etapas y los diferentes tipos utilizados en la actualidad o en desarrollo para el futuro. Además, se describen las fuentes de material nuclear que podrían ser utilizadas como combustible (uranio y otros). También se puntualizan brevemente una serie de herramientas desarrolladas para el estudio de estos ciclos de combustible nuclear. El capítulo 2 está dirigido a dar una idea básica acerca de los costes involucrados en la generación de electricidad mediante energía nuclear. Aquí se presentan una clasificación de estos costos y sus estimaciones, obtenidas en la bibliografía, y que han sido evaluadas y utilizadas en esta tesis. Se ha incluido también una breve descripción del principal indicador económico utilizado en esta tesis, el “coste nivelado de la electricidad”. El capítulo 3 se centra en la descripción del código de simulación desarrollado para el estudio del ciclo del combustible nuclear, TR_EVOL, que ha sido diseñado para evaluar diferentes opciones de ciclos de combustibles. En particular, pueden ser evaluados las diversos reactores con, posiblemente, diferentes tipos de combustibles y sus instalaciones del ciclo asociadas. El módulo de evaluaciones económica de TR_EVOL ofrece el coste nivelado de la electricidad haciendo uso de las cuatro fuentes principales de información económica y de la salida del balance de masas obtenido de la simulación del ciclo en TR_EVOL. Por otra parte, la estimación de las incertidumbres en los costes también puede ser efectuada por el código. Se ha efectuado un proceso de comprobación cruzada de las funcionalidades del código y se descrine en el Capítulo 4. El proceso se ha aplicado en cuatro etapas de acuerdo con las características más importantes de TR_EVOL, balance de masas, composición isotópica y análisis económico. Así, la primera etapa ha consistido en el balance masas del ciclo de combustible nuclear actual de España. La segunda etapa se ha centrado en la comprobación de la composición isotópica del flujo de masas mediante el la simulación del ciclo del combustible definido en el proyecto CP-ESFR UE. Las dos últimas etapas han tenido como objetivo validar el módulo económico. De este modo, en la tercera etapa han sido evaluados los tres principales costes (financieros, operación y mantenimiento y de combustible) y comparados con los obtenidos por el proyecto ARCAS, omitiendo los costes del fin del ciclo o Back-end, los que han sido evaluado solo en la cuarta etapa, haciendo uso de costes unitarios y parámetros obtenidos a partir de la bibliografía. En el capítulo 5 se analizan dos grupos de opciones del ciclo del combustible nuclear de relevante importancia, en términos económicos y de recursos, para España y Europa. Para el caso español, se han simulado dos grupos de escenarios del ciclo del combustible, incluyendo estrategias de reproceso y extensión de vida de los reactores. Este análisis se ha centrado en explorar las ventajas y desventajas de reprocesado de combustible irradiado en un país con una “relativa” pequeña cantidad de reactores nucleares. Para el grupo de Europa se han tratado cuatro escenarios, incluyendo opciones de transmutación. Los escenarios incluyen los reactores actuales utilizando la tecnología reactor de agua ligera y ciclo abierto, un reemplazo total de los reactores actuales con reactores rápidos que queman combustible U-Pu MOX y dos escenarios del ciclo del combustible con transmutación de actínidos minoritarios en una parte de los reactores rápidos o en sistemas impulsados por aceleradores dedicados a transmutación. Finalmente, el capítulo 6 da las principales conclusiones obtenidas de esta tesis y los trabajos futuros previstos en el campo del análisis de ciclos de combustible nuclear. ABSTRACT The study of the nuclear fuel cycle requires versatile computational tools or “codes” to provide answers to the multicriteria problem of assessing current nuclear fuel cycles or the capabilities of different strategies and scenarios with potential development in a country, region or at world level. Moreover, the introduction of new technologies for reactors and industrial processes makes the existing codes to require new capabilities to assess the transition from current status of the fuel cycle to the more advanced and sustainable ones. Briefly, this thesis is focused in providing answers to the main questions about resources and economics in fuel cycle scenario analyses, in particular for the analysis of different fuel cycle scenarios with relative importance for Spain and Europe. The upgrade and development of new capabilities of the TR_EVOL code (Transition Evolution code) has been necessary to achieve this goal. This work has been developed in the Nuclear Innovation Program at CIEMAT since year 2010. This thesis is divided in 6 chapters. The first one gives an overview of the nuclear fuel cycle, its main stages and types currently used or in development for the future. Besides the sources of nuclear material that could be used as fuel (uranium and others) are also viewed here. A number of tools developed for the study of these nuclear fuel cycles are also briefly described in this chapter. Chapter 2 is aimed to give a basic idea about the cost involved in the electricity generation by means of the nuclear energy. The main classification of these costs and their estimations given by bibliography, which have been evaluated in this thesis, are presented. A brief description of the Levelized Cost of Electricity, the principal economic indicator used in this thesis, has been also included. Chapter 3 is focused on the description of the simulation tool TR_EVOL developed for the study of the nuclear fuel cycle. TR_EVOL has been designed to evaluate different options for the fuel cycle scenario. In particular, diverse nuclear power plants, having possibly different types of fuels and the associated fuel cycle facilities can be assessed. The TR_EVOL module for economic assessments provides the Levelized Cost of Electricity making use of the TR_EVOL mass balance output and four main sources of economic information. Furthermore, uncertainties assessment can be also carried out by the code. A cross checking process of the performance of the code has been accomplished and it is shown in Chapter 4. The process has been applied in four stages according to the most important features of TR_EVOL. Thus, the first stage has involved the mass balance of the current Spanish nuclear fuel cycle. The second stage has been focused in the isotopic composition of the mass flow using the fuel cycle defined in the EU project CP-ESFR. The last two stages have been aimed to validate the economic module. In the third stage, the main three generation costs (financial cost, O&M and fuel cost) have been assessed and compared to those obtained by ARCAS project, omitting the back-end costs. This last cost has been evaluated alone in the fourth stage, making use of some unit cost and parameters obtained from the bibliography. In Chapter 5 two groups of nuclear fuel cycle options with relevant importance for Spain and Europe are analyzed in economic and resources terms. For the Spanish case, two groups of fuel cycle scenarios have been simulated including reprocessing strategies and life extension of the current reactor fleet. This analysis has been focused on exploring the advantages and disadvantages of spent fuel reprocessing in a country with relatively small amount of nuclear power plants. For the European group, four fuel cycle scenarios involving transmutation options have been addressed. Scenarios include the current fleet using Light Water Reactor technology and open fuel cycle, a full replacement of the initial fleet with Fast Reactors burning U-Pu MOX fuel and two fuel cycle scenarios with Minor Actinide transmutation in a fraction of the FR fleet or in dedicated Accelerator Driven Systems. Finally, Chapter 6 gives the main conclusions obtained from this thesis and the future work foreseen in the field of nuclear fuel cycle analysis.

Produção de biomassa e eficiência no uso da água para oito variedades de cana-de-açúcar irrigadas por gotejamento em dois ciclos de cultivo

A irrigação quando bem manejada, pode minimizar os riscos econômicos da atividade sucroalcooleira, particularmente em safras com presença de instabilidade climática onde a restrição hídrica, promovida pela diminuição no volume de chuvas, pode reduzir a produtividade dos canaviais. Dentre as ferramentas disponíveis para a gestão eficiente da água na agricultura irrigada, a técnica de irrigação sob déficit pode se tornar uma escolha acertada para a cana-de-açúcar, desde que sejam identificadas as fases fenológicas e épocas de cultivo onde a limitação da oferta de água não implique em reduções antieconômicas no rendimento da cultura. Diante disso, a hipótese que norteia essa pesquisa, é a de que existe uma estratégia de irrigação sob déficit, que associada a uma variedade com características específicas, possibilite a expressão de indicadores de produtividade tão satisfatórios quanto os obtidos em condições de irrigação plena. Nessa linha, os objetivos da pesquisa envolveram o estudo da dinâmica foliar, acúmulo e particionamento de biomassa e ainda, índices de produtividade da água para biomassa, açúcar e etanol de 1ª e 2ª geração de oito variedade de cana-de-açúcar, submetidas a diferentes condições de disponibilidade hídrica no solo em dois ciclos de cultivo (cana-planta e cana-soca). A pesquisa foi realizada na Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\", em Piracicaba/SP, onde foram estudados os dois primeiros ciclos de cultivo da cana-de-açúcar, sendo estes abordados nesta tese como Experimento 1 (cana-planta) e Experimento 2 (cana-soca). O delineamento experimental adotado para ambos os ciclos foi o de blocos casualizados, com três blocos completos. Os tratamentos foram compostos por três fatores em esquema de parcelas sub-subdivididas. Estas parcelas foram formadas por duas plantas (touceiras) alocadas em um vaso com aproximadamente 330 litros de solo. No Experimento 1, foram estudados três fatores, sendo o primeiro e segundo com quatro níveis e o terceiro com oito (4x4x8), totalizando assim 128 tratamentos, sendo eles: quatro níveis de irrigação ao longo do ciclo (125, 100, 75 e 50% da ETc); oito variedades comerciais de cana-de-açúcar e quatro procedimentos de maturação, impostos por meio de variações na intensidade do déficit hídrico aplicado. Para o Experimento 2, substitui-se o fator Maturação por Épocas de Corte, o qual consistiu em colheitas de um quarto do experimento a cada 90 dias. Os resultados encontrados apontaram que a área foliar responde positivamente a maior disponibilidade hídrica no solo, tendo sido verificado uma relação proporcional entre estes. Quanto ao acúmulo de biomassa, verificou-se que para as oito variedades estudadas houve incremento de biomassa a medida em que se aumentou o volume de água disponibilizado às variedades. No tocante ao particionamento, as folhas foram os drenos principais de fotoassimilados da planta até os 100 dias de cultivo, sendo que após este período, os colmos ocuparam o lugar de dreno preferencial. Os indicadores de produtividade da água apresentaram diferenças significativas para o fator lâmina, o que indica a existência de cultivares de cana-de-açúcar mais eficientes no uso da água. Por fim, observou-se que a produtividade da água para etanol total apresentou valores expressivos, com média para essa variável igual a 1,81 L m-3, o que denota o potencial de rendimento de etanol (1G + 2G) a partir da cana-de-açúcar quando é adotado o aproveitamento integral das plantas.

Sincronías entre ciclos educativos, métodos pedagógicos y arquitecturas escolares

I.- Enseñanza, pedagogía y arquitectura escolar. ¿Existe alguna relación entre ciclos de enseñanza, metodologías docentes y construcciones escolares? Esta parece ser la obsesión que ha guiado a los expertos de estos tres frentes en el siglo XX con el fin de definir la concreción física de los lugares para la transmisión de conocimientos y la formación de los alumnos. Y los tres frentes han ido cambiando: de la docencia informativa y dirigida a la formativa y participativa, del aprendizaje impositivo y memorístico al colaborativo y creativo, y de la construcción jerarquizada y cerrada a las arquitecturas libres y abiertas. Hoy los debates sobre la enseñanza del saber parecen centrarse menos en el ‘qué’ y más en el ‘cómo’ se enseña. A esta situación de consenso quizás se ha llegado tras décadas de experiencias docentes y estudios pedagógicos, cuestiones en las que los arquitectos intervienen poco. La administración de este ‘saber’ tiene varios límites que el poder regula, pero su escenificación en arquitecturas docentes ha quedado en manos de los profesionales para quienes la nueva tradición moderna ha señalado el método racional para proyectar. II.- Contenedores docentes: el aula como módulo base. Toda arquitectura responde a un programa de necesidades para cumplir su fin y todo contenedor escolar es materia abstracta antes de ser materia física, pero una materia normalizada en reglamentos. Contenidos del saber y métodos de aprendizaje se precipitan en los centros docentes. En el caso de España este proceso acusa cuatro hitos. Primero: en los años 30 la Constitución defiende la enseñanza pública, gratuita y laica. Segundo: en los años 50, se fija la edad de escolarización en los 10 años y se crea la formación profesional. Tercero: en los años 70 se aprueba la ley que eleva hasta los 14 años la enseñanza obligatoria. Y cuarto: en los 90 se promulga la ley que la amplía hasta los 16 años. ¿Qué relaciones mantienen, pues, ciclos de enseñanza, métodos pedagógicos y arquitecturas docentes? Todo comienza en el aula, donde tiene lugar la enseñanza. El jardín de infancia, la escuela, el colegio y el instituto resultan de la combinación modular de aulas genéricas y espacios específicos a los que se suman los recintos –cerrados o abiertos– para el deporte y el esparcimiento. Este es el relato de las modulaciones en la definición de tipos y soluciones de la arquitectura escolar a través de las combinaciones del módulo aula definido por la arquitectura moderna.

Historiografia da instrução pública : políticas e ideias pedagógicas (Séc. XIX e XX)

O autor destaca, numa abordagem histórico-educativa, as tendências pedagógicas, as reformas do ensino e os projetos de lei (sem aprovação) relacionados com a evolução do sistema escolar português desde do século XIX até ao 25 de Abril de 1974. Esta análise evolutiva dedica uma atenção especial à instrução primária e aos seus professores. Os diplomas e/ou normativos jurídicos e planos de ensino publicaram-se num ritmo alucinante, muito dependente do contexto e contingências de cada época, das conjunturas político-ideológicas, económicas e sociais, apesar de se deixar na ‘gaveta propostas de qualidade, como por exemplo, a Proposta de Reforma do Ensino de João Camoesas (1923), cujo mentor foi Faria de Vasconcelos. De facto, a instrução pública primária esbarrou com enormes dificuldades ao longo dos tempos, mas foi aquele nível de ensino que mais se ajustou às inovações e renovações pedagógicas, com experiências didático-curriculares de interesse, exceto no Estado Novo, onde a continuidade do livro único foi uma norma. Ao longo desse período de estudo a realidade da instrução confrontou-se com muitos problemas, por exemplo: o elevado analfabetismo infantojuvenil; inconstância entre centralismo e descentralismo do sistema educativo; a falta de uma rede escolar mais alargada e consistente; uma organização escolar mais eficaz; um défice de formação de professores no âmbito das pedagogias modernas; problemas económicos de sustentabilidade do sistema por parte das autarquias; etc. O texto está dividido em quatro pontos insistindo sobre a instrução primária, a análise às reformas educativas liberais e republicanas no ensino primário, a preocupação pela educação das crianças, o período da educação no salazarismo; e os novos aires de mudança do sistema educativo, após 1974.

A economia argentina no final do século XX : crise, autral e plano de conversibilidade

O presente trabalho tem como finalidade analisar a história econômica da Argentina no final do século XX, após o regime militar, através de uma síntese do modelo econômico argentino com foco nos Planos Austral e de Conversibilidade. Para tanto, utilizou-se uma pesquisa qualitativa, exploratória, histórica, explicativa e bibliográfica. Os estudos acentuam um caráter nitidamente anti-inflacionário do Plano Austral, que se assentava basicamente no congelamento dos preços, salários e câmbio, enquanto que o Plano de Convertibilidade atrelava a moeda local ao dólar americano. Contudo, os dois planos econômicos não conseguiram resolver os graves problemas da economia Argentina no longo prazo, embora o segundo tenha tido uma sobre vida mais longa, entretanto, a custa de um endividamento profundo. Durante uma década de existência o Plano de Conversibilidade passou por diversas fases e causou uma série de efeitos para economia Argentina, com consequências que foram sentidas inclusive nos primeiros anos do século XXI.