Thermodynamic, Economic and Emissions Analysis of a Micro Gas Turbine Cogeneration System operating on Biofuels

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Análise termoeconômica e eficiência ecológica de uma termoelétrica com absorção química de CO2

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estimativa do potencial de acréscimo da oferta de energia no setor sucroalcooleiro paulista a partir de cogeração e gaseificação do bagaço de cana-de-açúcar com utilização de ciclo combinado

This work evaluates the existing potential in the state of Sao Paulo for the generation of electrical energy using the sugar cane bagasse as fuel. As the bagasse is a by-product of the sugarcane and alcohol industry and it is produced in large scale in the country, mainly in the state of Sao Paulo, it is important to develop researches that aim the best utilization of this input. In order to determine its potential, at first, a study was conducted considering the utilization of the cogeneration, which is a common practice in the plants of the sector. However, it was concluded that the cogeneration could provide a higher quantity of energy if more modern technologies and more efficient processes were used. Another study to estimate the potential considered a system of gasification of the sugar cane bagasse integrated with the combined cycle (BIG/GTCC). It was concluded that this technology can provide a considerable increase in the electrical supply. In this work it was also developed an energetic study based on real data from a plant located in the state of Sao Paulo. A thermodynamic analysis was done in the existing equipment of the cogeneration section of the plant. And another analysis was done considering the implementation of the BIG/GTCC technology to the cogeneration system. Comparing the results of both settings, it was concluded that the utilization of the sugar cane bagasse integrated to a combined cycle increased considerably the efficiency in the generation of electricity of the plant, increasing more than six times its production capacity of electrical energy

Comportamento higroscópico de partes aéreas de pimenta-de-macaco (Piper aduncum L.)

Isotermas de dessorção de pimenta-de-macaco foram determinadas pelo método gravimétrico estático nas temperaturas de 35, 45 e 55 ºC, com umidade relativa variando de 5,5-81%. Três modelos matemáticos foram aplicados para analisar os dados experimentais. O modelo de GAB modificado apresentou o melhor ajuste aos dados experimentais. O calor isostérico e a entropia diferencial foram determinados pela aplicação das equações de Clausius-Clapeyron e Gibbs-Helmholtz, respectivamente. O calor isostérico e a entropia da isoterma de dessorção apresentaram comportamento similar. A teoria da compensação entalpia-entropia foi aplicada às isotermas indicando que o mecanismo de dessorção de umidade das partes aéreas de pimenta-de-macaco é controlado pela entalpia.

Estimativa do potencial de acréscimo da oferta de energia no setor sucroalcooleiro paulista a partir de cogeração e gaseificação do bagaço de cana-de-açúcar com utilização de ciclo combinado

This work evaluates the existing potential in the state of Sao Paulo for the generation of electrical energy using the sugar cane bagasse as fuel. As the bagasse is a by-product of the sugarcane and alcohol industry and it is produced in large scale in the country, mainly in the state of Sao Paulo, it is important to develop researches that aim the best utilization of this input. In order to determine its potential, at first, a study was conducted considering the utilization of the cogeneration, which is a common practice in the plants of the sector. However, it was concluded that the cogeneration could provide a higher quantity of energy if more modern technologies and more efficient processes were used. Another study to estimate the potential considered a system of gasification of the sugar cane bagasse integrated with the combined cycle (BIG/GTCC). It was concluded that this technology can provide a considerable increase in the electrical supply. In this work it was also developed an energetic study based on real data from a plant located in the state of Sao Paulo. A thermodynamic analysis was done in the existing equipment of the cogeneration section of the plant. And another analysis was done considering the implementation of the BIG/GTCC technology to the cogeneration system. Comparing the results of both settings, it was concluded that the utilization of the sugar cane bagasse integrated to a combined cycle increased considerably the efficiency in the generation of electricity of the plant, increasing more than six times its production capacity of electrical energy

Medindo a temperatura de um gás no regime de micro-Kelvin

O desenvolvimento científico nos permite trabalhar hoje com gases em temperaturas muito inferiores aos 10-6 K. Estes gases, uma vez obtidos por técnicas de resfriamento óptico, precisam ser caracterizados com relaçãao às suas propriedades termodinâmicas. a a medida da temperatura. Dentre tais propriedades está a medida da temperatura. Neste trabalho mostramos de forma tutorial como são medidas tais baixas temperaturas, através de técnicas de tempo de voo. Tais técnicas combinam conhecimento básico de mecânica, termodinâmica dentre outros tópicos convencionalmente estudados nos cursos básicos de física.

Biological evolution of replicator systems: towards a quantitative approach

The aim of this work is to study the features of a simple replicator chemical model of the relation between kinetic stability and entropy production under the action of external perturbations. We quantitatively explore the different paths leading to evolution in a toy model where two independent replicators compete for the same substrate. To do that, the same scenario described originally by Pross (J Phys Org Chem 17:312–316, 2004) is revised and new criteria to define the kinetic stability are proposed. Our results suggest that fast replicator populations are continually favored by the effects of strong stochastic environmental fluctuations capable to determine the global population, the former assumed to be the only acting evolution force. We demonstrate that the process is continually driven by strong perturbations only, and that population crashes may be useful proxies for these catastrophic environmental fluctuations. As expected, such behavior is particularly enhanced under very large scale perturbations, suggesting a likely dynamical footprint in the recovery patterns of new species after mass extinction events in the Earth’s geological past. Furthermore, the hypothesis that natural selection always favors the faster processes may give theoretical support to different studies that claim the applicability of maximum principles like the Maximum Metabolic Flux (MMF) or Maximum Entropy Productions Principle (MEPP), seen as the main goal of biological evolution.

Considerações sobre concepções de calor e sistema termodinâmico para o ensino médio.

Este trabalho parte da ideia de que para ocorrer significativo avanço na compreensão das leis da termodinâmica pelos estudantes é necessário promover, inicialmente, discussões sobre diversas concepções de calor e de sistemas. É nessa direção que este trabalho aponta, ao procurar responder à questão: Como possibilitar, no ensino médio, a compreensão de diferentes concepções de calor antes da apresentação das leis da termodinâmica? Para isso apresenta subsídios que poderão ser utilizados na elaboração de estratégias, mostrando a atitude dos cientistas frente a situações nas quais concepções aceitas sobre calor revelaram-se inadequadas; destaca-se aqui a importância que teve a introdução do conceito de sistema na elaboração das teorias da termodinâmica. Para isso selecionou-se de uma pesquisa anterior, algumas ideias comuns e persistentes entre estudantes do ensino médio e do nível superior que já passaram pelo ensino formal da termodinâmica como as de Calor como “quente” e “frio”. Consideraram-se também fragmentos de trabalhos originais de Carnot e de Clausius que tocam nesses conteúdos. Com isso pretende-se despertar, nos estudantes, a percepção de que suas concepções baseadas em sensações bem como ideias “substancialistas” precisam ser redimensionadas, juntamente com adoção de elementos teóricos adotados pela termodinâmica. Espera-se dos professores o planejamento de atividades que propiciem o encontro dessas ideias.

Estudio termofísico de líquidos iónicos basados en piridínio: posibilidades de aplicación específica en agricultura

[ES] Los líquidos iónicos (LI) son materiales prometedores para la industria química. Sin embargo, para una implementación exitosa, es imprescindible tener datos fiables sobre sus propiedades físicas y conocer su comportamiento en solución con otras sustancias. Por ello, en el laboratorio de Termodinámica y Fisicoquímica de Fluidos de la ULPGC hemos analizado algunas propiedades termofísicas de sustancias puras, como densidades y viscosidades de tres isómeros de un líquido iónico a base de piridinio del que se carece de datos básicos, así como otras propiedades en solución con solventes. Respecto a las últimas, se han determinado los volúmenes de mezcla y las entalpías de mezcla con agua y con una serie de alcoholes. Los resultados para los tres isómeros fueron comparados para deducir información sobre el efecto de la posición de un sustituyente. El conocimiento acumulado permitirá una mejor y más rápida selección del correcto LI para una tarea específica. Estas tareas pueden incluir disolución de azúcares u otros hidratos de carbono para su análisis, purificación o separación.

Determinación de entalpías de mezcla de sistemas muy viscosos usando un ITC y un microcalorímetro de flujo de construcción propia

Programa de doctorado: Física, Matemáticas, Geología y Clima. La fecha de publicación es la fecha de lectura

Propuesta de metodología para la calificación bio-ambiental de espacios verdes mediante coeficientes ecofisiológicos

Uno de los mayores problemas que enfrentan las urbes modernas es su crecimiento horizontal en base a cemento y asfalto, cubriendo grandes extensiones. Su resultado es un importante incremento de la temperatura llamado efecto "isla de calor", aspecto de particular importancia en años venideros por el creciente calentamiento global, a lo cual se añade la contaminación por gases y partículas. Las áreas destinadas a mitigar parcialmente estos efectos son los denominados espacios verdes, los cuales representan una mancha en el mapa. Sin embargo, su impacto termodinámico a nivel ambiental desde el punto de vista del confort y calidad de vida humanos puede ser muy variable según como esté diseñado. Este trabajo pretende establecer una metodología de aplicación en cualquier región, para calificar cuantitativamente el valor de los diferentes tipos de espacios verdes como modificadores ambientales, ya sean ejecutados o a nivel de proyecto. A través de esta metodología se determinan índices o coeficientes regionales objetivos y de sencilla aplicación. Para desarrollar estos índices, a los espacios verdes se aplican, adaptados, principios de la termodinámica de superficies húmedas y de la ecofisiología. A través de procedimientos matemáticos y conceptos fisiológicos se concluye en fórmulas para calcular índices regionales de aplicación directa en la evaluación de proyectos. A modo de comprobación de la metodología se determina el valor ambiental comparativo de diferentes tipos de espacios verdes correspondientes al sistema integrado de espacios verdes de la ciudad de Mendoza

Energía geotérmica de baja entalpía

El actual aumento de concentraciones de gases de efecto invernadero, el agotamiento y encarecimiento de combustibles fósiles, y el cuidado del ambiente, son los motivos principales por los cuales el uso de las energías a partir de fuentes renovables está incrementando. La energía geotérmica es un tipo de energía potencialmente renovable. La misma presenta varias tipologías, siendo la de baja entalpía la que posee mayor disponibilidad en todo el mundo. Este tipo de energía se puede utilizar para climatizar ambientes, durante todo el año, debido a la estabilidad térmica que la misma brinda. Se ha realizado un análisis del recurso presente en los primeros metros de profundidad de suelo, bajo determinadas condiciones externas y de extracción, y dentro de estas circunstancias se obtuvieron datos de temperatura de suelo, y de aire (tanto arriba como debajo de la tierra), los cuales, luego de ser estudiados, fueron comprobados matemáticamente y pudieron brindar un ábaco que sirve como herramienta para ser utilizado en distintos aprovechamientos utilizando el prototipo elaborado, pudiendo reflejar en la realidad práctica las investigaciones realizadas.

Repertorio compartido y cosificación en una comunidad de prácticas universitaria de enseñanza de física

El presente trabajo forma parte de una investigación más amplia, orientada a describir y caracterizar al Taller de Enseñanza de Física (TEF), una experiencia innovadora de enseñanza de Física universitaria, como comunidad de prácticas (CoP) y como espacio de formación docente. En esta presentación, profundizamos en una de las dinámicas que constituyen la negociación de significados en toda CoP: la cosificación. Para el análisis de este proceso en el TEF y la caracterización de su repertorio compartido, focalizamos en la programación de la enseñanza de las unidades pedagógicas que se vinculaban con el tema Energía (vale decir, "Impulso, trabajo y energía", "Fluidos" y "Termodinámica"), desarrollada en dos períodos históricos diferentes (2002 y 2009). Dichas propuestas de enseñanza fueron una manifestación del carácter dinámico y creativo, no rutinario, del trabajo de esta CoP. Este análisis nos ha permitido identificar algunos elementos sustanciales de su repertorio compartido: a) la valoración de las ideas previas de los estudiantes; b) la humanización de la Física, a través de diversos procedimientos y recursos; y c) la enseñanza de "herramientas metodológicas" para la realización de experiencias, contenidos procedimentales fundamentales para el TEF en el análisis de situaciones físicas y de otros campos de conocimiento