Análise técnica, econômica e ecológica do uso de biogás em célula a combustível de óxido sólido (SOFC)

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Modelagem e simulação de ciclos a gás com resfriamento de ar na entrada

The optimization of energy generation systems has become a key issue for technological and social development, mainly in developing countries, where the electricity consumption rises sharply. Gas turbine cycle is an electricity generating system, which studies have demonstrated that inlet air cooling increases net power and thermal efficiency. Thus, this study intends to quantify these parameters for environments with different ambient temperature and relative humidity. Two types of air cooling were used: evaporative and absorption systems. The configuration parameters only with the gas turbine cycle were compared to those whose configuration allowed cooling. First, it was analyzed only evaporative cooling. Next, the absorption system was used for analysis. The last configuration mixed these two methods, dividing equally its flow. The results showed that thermal efficiency and net power increase in any case of cooling, with absorption system more advantageous in terms of generated energy, where an increase between 1 and 2 MW was observed, depending on the ambient conditions . When the two methods were working together at low relative humidity, it showed a thermal efficiency increase compared to absorption system, up to 2.4%. Evaporative cooling was less effective, but it is a good and cheap possibility to increase the cycle parameters at high temperature and low relative humidity

Conforto térmico de edificações: análise crítica das tecnologias existentes

The rising in greenhouse gases emission as consequence of industrial expansion especially in developing countries is appointed as one of those reasons responsible for global warming. High-level temperatures are set as responsible for low productivity and high levels of discomfort. With the increase of worldwide energy demand, due to the population growth, this work aims to be an introductory text revising the current ventilation (mechanical and natural) and refrigeration technologies as well as low energy cooling techniques and architectural alternatives that seeks offering good ventilation and ideal buildings temperatures, making them sustainable. In addition, the text deals with the measurement instruments used to evaluate the parameters defined by international and national standards. At last, a case of study applies few concepts and technologies described in the text, introducing the results achieved, the limitations and suggestions to future works

Modelagem e simulação de ciclos a gás com resfriamento de ar na entrada

The optimization of energy generation systems has become a key issue for technological and social development, mainly in developing countries, where the electricity consumption rises sharply. Gas turbine cycle is an electricity generating system, which studies have demonstrated that inlet air cooling increases net power and thermal efficiency. Thus, this study intends to quantify these parameters for environments with different ambient temperature and relative humidity. Two types of air cooling were used: evaporative and absorption systems. The configuration parameters only with the gas turbine cycle were compared to those whose configuration allowed cooling. First, it was analyzed only evaporative cooling. Next, the absorption system was used for analysis. The last configuration mixed these two methods, dividing equally its flow. The results showed that thermal efficiency and net power increase in any case of cooling, with absorption system more advantageous in terms of generated energy, where an increase between 1 and 2 MW was observed, depending on the ambient conditions . When the two methods were working together at low relative humidity, it showed a thermal efficiency increase compared to absorption system, up to 2.4%. Evaporative cooling was less effective, but it is a good and cheap possibility to increase the cycle parameters at high temperature and low relative humidity

Conforto térmico de edificações: análise crítica das tecnologias existentes

The rising in greenhouse gases emission as consequence of industrial expansion especially in developing countries is appointed as one of those reasons responsible for global warming. High-level temperatures are set as responsible for low productivity and high levels of discomfort. With the increase of worldwide energy demand, due to the population growth, this work aims to be an introductory text revising the current ventilation (mechanical and natural) and refrigeration technologies as well as low energy cooling techniques and architectural alternatives that seeks offering good ventilation and ideal buildings temperatures, making them sustainable. In addition, the text deals with the measurement instruments used to evaluate the parameters defined by international and national standards. At last, a case of study applies few concepts and technologies described in the text, introducing the results achieved, the limitations and suggestions to future works

Correlação entre a capacidade de troca de cátions e outras propriedades de três solos da Amazônia Central

Foi determinada a capacidade de troca de cations a pH natural do solo e a pH 7,0 ao longo do perfil de três solos da Amazônia Central e correlaeionou-se os valores de CTC encontrados com outras características intrínsecas de cada solo, tais como: matéria orgânica, superfície especifica teor e mlneralogia da fração argila, as quais causam varia cão na CTC do solo. As diferenças entre os valores de CTC obtidos foram decorrentes principalmente do teor de matéria orgânica e da mlneralogla da fração argila. A matéria orgânica do solo apresentou-se altamente correlacionada com a CTC determinada a pH 7,0 dos solos Latossolos Amarelo (r - 0,998) e Podzolico l/ermelho Amarelo (r = 0,974), principalmente pana os horizontes de superfície, enquanto que para o solo Glei Pouco Húmico foram encontradas correlações significativas apenas ao nível de 5%. Para a CTC à pH natural do solo, altas correlações também foram obtidas somente para Latossolo (r= 0,980) e Podzoílco (r = 0,984). A correlação entre a superfície específica e a CTC do solo apresentou-se altamente significativa para o Latossolo (r = 0,957) e Glei Pouco Húmico (r = 0,952), enquanto que para o Podzoílco (r + 0,873), a correlação foi significativa apenas ao nível de 5%. Foi observado ainda que a classe textural, o teor de matéria orgânica e principalmente a composição mlneralóglca conferiram maiores valores ae super fície especifica para o solo Glel Pouco Húmico.

Propriedades químicas e manejo de solos tiomórficos da várzea do Rio Coruripe, estado de Alagoas

Com o objetivo de estudar as propriedades químicas de solos tiomórficos da várzea do rio Coruripe, no estado de Alagoas, foram selecionados seis perfis de Gleissolos e Organossolos, na área pertencente à Usina Coruripe, onde estão estabelecidos um sistema de drenagem e a cultura da cana-de-açúcar. Os solos foram caracterizados morfologicamente, e amostras de cada horizonte foram coletadas para determinações químicas no solo e no extrato da pasta saturada, utilizando amostras na umidade de campo e secas ao ar. Foi realizado um teste de calagem em casa de vegetação com amostras compostas, representativas da área de dois perfis selecionados, nas profundidades de 0-20 e 20-40 cm. Os resultados permitiram concluir que o maior desenvolvimento dos horizontes sulfúricos ocorreu nos solos com mais altos teores de matéria orgânica. O processo de secagem das amostras em laboratório promoveu a oxidação dos sulfetos e a formação de ácido sulfúrico, alterando as condições naturais dos solos no campo. A alta condutividade elétrica observada nos solos tiomórficos estudados não é indicativo de salinidade e está relacionada com a formação de ácido sulfúrico. As características químicas peculiares observadas neste estudo sugerem a realização de pesquisas sobre métodos apropriados de amostragem e análises, específicos a estes solos. Para correção do alumínio trocável dos horizontes superficiais dos solos estudados, foram necessárias doses de 11 a 25 t ha-1 de CaCO3. A manutenção do solo úmido, por meio do controle do lençol freático à profundidade em torno de 30 cm, é a forma mais eficiente e sustentável de controle da acidez dos solos tiomórficos, constituindo condição indispensável à utilização dos solos com cana-de-açúcar.

Relações entre propriedades físicas e características de solos da região sul do Brasil

Relações funcionais entre atributos dos solos podem ser utilizadas para associar certas propriedades físicas com características desses solos. Este trabalho teve como objetivo determinar as relações entre algumas propriedades físicas dos solos, especificamente densidade do solo (Ds), densidade de partículas (Dp) e capacidade de campo (θCC), ponto de murcha permanente (θPMP) e água disponível (θAD) e atributos rotineiramente determinados em levantamentos pedológicos. No estudo, foram utilizados 18 perfis representativos dos solos ocorrentes nos estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina, região Sul do Brasil. Foram coletadas amostras deformadas e indeformadas nos horizontes A e B para a determinação de Ds, Dp, θCC, θPMP e θAD, granulometria, matéria orgânica, óxidos de ferro e alumínio. As relações obtidas (regressões múltiplas) demonstraram que Ds, Dp, θCC, θPMP e θAD foram influenciadas por um número reduzido de características dos solos, especificamente teores de argila, silte e teor de óxidos de ferro e alumínio. Esses resultados preliminares podem servir para nortear o desenvolvimento de funções de pedotransferência para a região Sul do Brasil.

Propriedades físicas e químicas de solos incubados com resíduo alcalino da indústria de celulose

A indústria de celulose e papel descarta toneladas de resíduos com composição química variada. Certos resíduos estão sendo utilizados por produtores rurais para correção da acidez do solo, pois apresentam hidróxido em sua composição. Contudo, nenhum critério é adotado para quantificar a dose a ser utilizada, bem como para sua reaplicação, o que pode acarretar problemas de dispersão da argila, redução da estabilidade dos agregados e desbalanço de nutrientes, comprometendo, dessa forma, propriedades físicas e químicas dos solos. O objetivo deste estudo foi avaliar as propriedades físicas e químicas de dois solos incubados com resíduo alcalino (dregs) da indústria de celulose. Foram utilizadas amostras da camada superficial de um Latossolo Bruno distrófico e de um Cambissolo Húmico alumínico incubadas com doses de resíduo alcalino equivalentes a 0, 12, 25, 35 e 50 % de carbonato de cálcio necessário para elevar o pH da camada de 0-20 cm para 6,0. Foram analisados: a estabilidade de agregados, argila dispersa em água, cátions trocáveis, pH e o ponto de efeito salino nulo (PESN). O resíduo alcalino reduziu o teor e a saturação por alumínio e aumentou o pH e os teores de cálcio, magnésio, potássio e sódio trocáveis. Aumentou o potencial elétrico negativo de ambos os solos, mas reduziu o grau de floculação da argila apenas do Cambissolo Húmico alumínico. Nesse solo, o grau de floculação foi negativamente relacionado com o potencial elétrico negativo (r = -0,93**). A redução do grau de floculação da argila se deve, provavelmente, à maior repulsão das partículas que apresentam carga variável com o pH. A estabilidade dos agregados não foi alterada pela adição do resíduo alcalino.

Efeito da solarização sobre propriedades físicas, químicas e biológicas de solos

A solarização é um método de desinfestação que consiste na cobertura do solo com um filme de polietileno transparente, durante o período de intensa radiação solar, e atua por meio do aumento da temperatura do solo. Quatro ensaios foram realizados no estado de São Paulo, nos municípios de Mogi das Cruzes, Jarinu, Piracicaba e Itatiba, nos anos de 2000 e 2001, com o objetivo de avaliar os efeitos da solarização nas propriedades físicas, químicas e biológicas dos solos. A solarização reduziu significativamente a resistência à penetração dos solos nos ensaios de Jarinu, Piracicaba e Itatiba. Em Jarinu, oito meses após a retirada do plástico, as diferenças entre os tratamentos permaneceram. Por outro lado, em Mogi das Cruzes, onde o ensaio foi instalado em solo turfoso, a solarização causou aumento na resistência na camada de 2,5 a 5 cm de profundidade. Nos ensaios de Piracicaba e Jarinu, foram feitas avaliações de macro, microporosidade, porosidade total e densidade, não tendo os tratamentos diferido entre si, porém houve uma tendência de redução na densidade dos solos solarizados. A atividade microbiana, avaliada pela hidrólise de diacetato de fluoresceína, foi reduzida pela solarização. A supressividade a Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli foi avaliada in vitro, pela colonização de amostras de solo usando um isolado marcado com resistência a benomyl, no ensaio de Mogi das Cruzes. A solarização reduziu a recuperação do patógeno, evidenciando um aumento da supressividade. Nos solos solarizados, houve aumento significativo dos teores de N-NH4+ em todos os experimentos, Mn em três, N-NO3-, Mg2+ e saturação por bases em dois e K+ em um experimento. Ocorreu redução dos teores de Cu, Fe e H + Al em dois experimentos e Zn em um ensaio. Segundo os resultados, a solarização promoveu alterações nas propriedades físicas, químicas e biológicas dos solos, melhorando a estrutura, liberando nutrientes e aumentando a supressividade.

Toposseqüências de Latossolos originados de rochas basálticas no Paraná: II - relação entre mineralogia da fração argila e propriedades físicas dos solos

A estrutura do solo (tipo, tamanho e grau de desenvolvimento) define a porosidade total do solo e a distribuição relativa entre macro e microporos, sendo considerada uma das mais importantes propriedades do solo do ponto de vista agrícola. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência da mineralogia da fração argila, incluindo as características cristalográficas dos minerais, sobre as propriedades físicas de duas classes de Latossolos provenientes de rochas basálticas, em diferentes posições no relevo (toposseqüência) no Estado do Paraná. Para tal, procedeu-se à descrição morfológica dos perfis, e as amostras dos horizontes Bw1 e Bw2 foram submetidas a análises físicas e micromorfológicas. A hematita (Hm), goethita (Gt) e Gibbsita (Gb) foram responsáveis pelo aumento na macroporosidade, porosidade total (PT) e pela redução na densidade do solo (Ds) para o Latossolo Bruno ácrico (LBw). Verificou-se influência oposta para a caulinita (Ct). As correlações entre os atributos físicos e os teores de Ct, Hm, Gt e Gb na fração argila não foram significativas para o Latossolo Vermelho distroférrico (LVdf). Aparentemente, os óxidos de Fe e Al de baixa cristalinidade foram mais importantes no incremento da macroporosidade e PT dos horizontes do LVdf. Com relação às características cristalográficas dos minerais da fração argila, para o LVdf, apenas os coeficientes de correlação entre o tamanho médio do cristal da Gb [DMC(110)] e a PT (correlação negativa) e a Ds (correlação positiva) foram significativos. Verificou-se comportamento semelhante para o diâmetro médio do cristal da Hm no domínio (104) para o LBw.

Algumas propriedades físicas e hídricas de três solos na Chapada do Apodi, RN, cultivados com melão

Este trabalho teve o objetivo de caracterizar os principais solos explorados com a cultura do melão na Chapada do Apodi - RN, no qual se refere aos aspectos físicos, visando fornecer subsídios para adequado manejo da cultura e do solo. Foram estudados, em setembro de 2003, três solos: Cambissolo Háplico Ta eutrófico típico - CXve (Typic Haplocambids), Latossolo Vermelho-Amarelo eutrófico típico - LVAe (Typic Eutrotorrox) e Argissolo Vermelho distrófico arênico - PVd (Arenic Kandiustults). Uma análise geral dos atributos físicos revelou que os perfis apresentam densidade acima dos valores normais para solos afins, com maiores agravantes para os perfis 2 (LVAe) e 3 (PVd), que se refletem na porosidade total e no desbalanço da proporção macro:microporosidade; o manejo da irrigação dos três solos deve ser diferenciado, obedecendo às relações macro:microporo-sidade; a estabilidade de agregados em água é relativamente boa em todos os perfis; a capacidade de água disponível para a profundidade de 30 cm (profundidade efetiva para as raízes do meloeiro) é decrescente do perfil 1 (CXve) para o perfil 3 (PVd); o uso e manejo do solo diminuiu o grau de floculação dos horizontes superficiais dos perfis 1 (CXve) e 2 (LVAe); e, considerando o índice de plasticidade, o risco de degradação pelo uso de máquinas e implementos é acentuado no perfil 1 (CXve) e baixo nos perfis 2 (LVAe) e 3 (PVd).

Estimativa da susceptibilidade à compactação e do suporte de carga do solo com base em propriedades físicas de solos do Rio Grande do Sul

O conhecimento das relações entre propriedades físicas e mecânicas do solo pode contribuir no desenvolvimento de funções de pedotransferência, que permitam estimar outras propriedades do solo de difícil mensuração. Neste trabalho, objetivou-se avaliar a relação entre a susceptibilidade à compactação e o suporte de carga com propriedades físicas de solos do sul do Brasil. Foram avaliadas a resistência à penetração, a umidade, a densidade e a compressibilidade de seis solos. A resistência à penetração pode ser estimada pelo modelo que considera a umidade e densidade do solo. Solos com maior densidade inicial apresentaram menor susceptibilidade à compactação e menor deformação, quando submetidos a pressões externas. Quanto maior a resistência do solo à penetração, menor é a deformação e maior é a capacidade de suporte de carga, embora isso não indique solos com qualidade física adequada para as culturas; quanto maior a deformação do solo, maior a susceptibilidade à compactação e menor a capacidade de suporte de carga. A susceptibilidade de um solo à compactação e sua capacidade de suporte de carga podem ser estimadas, respectivamente, pela densidade inicial e pela resistência do solo à penetração.

Relações do parâmetro S para algumas propriedades físicas de solos do sul do Brasil

O parâmetro S representa o valor da inclinação da curva de retenção de água no seu ponto de inflexão. Um aumento nos valores de S indica uma ampla distribuição de tamanho de poros, condizente com condições estruturais que estabelecem um adequado funcionamento físico do solo. Neste trabalho, testou-se a sensibilidade do parâmetro S, proposto na literatura, em relação a algumas propriedades físicas de solos do Sul do Brasil. O parâmetro S não se relacionou com o teor de argila total, nem com o teor de argila dispersa dos sete solos utilizados neste trabalho. Para o grupamento dos solos argilosos e muito argilosos, o parâmetro S apresentou decréscimo exponencial com o aumento da densidade do solo e um crescimento exponencial com o aumento da matéria orgânica do solo. Nesses solos, a água disponível às plantas aumentou de forma linear (ADP= 3,19*S) passando pela origem e a pressão de pré-consolidação reduziu exponencialmente com o aumento do valor de S. Conclui-se que o parâmetro S apresentou sensibilidade para determinar a qualidade física dos solos de textura argilosa e muito argilosa.

Alterações nas propriedades químicas e microbianas de solos cultivados com videiras sob manejo orgânico e convencional no sul do Brasil

O cultivo orgânico com inclusão de material orgânico fresco altera propriedades físicas e químicas do solo e, com isso, pode resultar em modificações nas características biológicas deste. Assim, o objetivo deste estudo foi estudar os efeitos do manejo da videira (Vitis labrusca L.) sobre as propriedades químicas e microbianas do solo. Em outubro de 2006, amostras de solo foram coletadas de dois experimentos instalados em 2000 e de uma área adjacente com floresta. Os seguintes tratamentos foram avaliados em um esquema fatorial 2 x 2 x 2: (i) orgânico (ORG) e convencional (CONV); (ii) dos cultivares (IAC-766/Isabel e IAC-766/Bordô); e (iii) da heterogeneidade espacial (linha e entrelinha) sobre as propriedades químicas e microbianas de um solo arenoso. Foi observada a formação de três grandes grupos (CONV, ORG/linha e ORG/entrelinha), que se destacaram na área de floresta. As variáveis químicas e microbianas, com exceção do K, foram alteradas em relação aos manejos da videira. Houve efeitos do cultivar no N da biomassa microbiana e na respiração basal (CO2). Também foram observados efeitos de heterogeneidade espacial do solo no C da biomassa microbiana e em atributos químicos, como P, pH, Mg e micronutrientes. No sistema orgânico da videira, aumentaram-se o carbono orgânico do solo (COS) e a biomassa microbiana na linha e entrelinha, em comparação com a videira convencional. Os aumentos foram de 172 % no SOC, 100 % no Cmic e 223 % no Nmic, na linha do orgânico. Os manejos da videira e a heterogeneidade espacial do solo foram os fatores mais relevantes no agrupamento (ou separação) das áreas devido às mudanças nos atributos químicos do solo, principalmente o COS, e na biomassa microbiana.