Avaliação da eficiência energética e optimização de uma unidade de trigeração

Portugal é um país dependente da energia do exterior, devido à elevada percentagem de consumo de energia a partir de fontes primárias, como por exemplo o gasóleo. Para colmatar este cenário, têm vindo a criar-se incentivos para o uso de energias renováveis e para intensificação de medidas de eficiência energética, como os sistemas de cogeração, de forma a tornar os processos industriais nacionais mais autónomos e mais competitivos. O presente trabalho, centra-se na determinação do potencial térmico disponível na central de trigeração da empresa Monteiro, Ribas-Indústria, SA, com a finalidade de identificar a quantidade de energia não utilizada, com vista ao aproveitamento dessa mesma energia nos processos mais problemáticos da empresa. Verificou-se que a água líquida era a fonte de maior energia não aproveitada, representando cerca de 30%, relativamente à energia disponível na água de refrigeração que é de 1890 kW. Assim, perante este facto, fez-se um estudo em dois setores autónomos da empresa, o setor dos revestimentos e o setor dos componentes técnicos da borracha. Pretendeu-se propor medidas para melhorar os seus processos produtivos, aproveitando essa energia. Para o efeito foi projetado um permutador de calor de placas com necessidade energética de 131,4 MWh, no setor dos revestimentos e um permutador compacto no setor de produção de placas de borracha, necessitando de uma energia de 335,2 MWh. Face à energia disponível na central de trigeração, de 161,9 MWh, verifica-se que esta apenas poderá ser aproveitada no setor dos revestimentos. Para tornar este objetivo real, a empresa Monteiro, Ribas- Indústria, SA necessitaria de efetuar um investimento no total de 49.390€. Além disso, foi contabilizado o rendimento das caldeiras da central térmica e da cogeração, ambas pelo método direto, apresentando estas os valores de 72% e 42%, respectivamente.

Uma abordagem à incorporação de lenhinosulfonatos e materiais reciclados em misturas de SBR para produção sustentável de solas

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Otimização Energética na Indústria Química

A indústria de refinação de petróleo : características e tratamento das águas residuais

A poluição das águas por hidrocarbonetos pode originar grandes problemas associados a contaminantes orgânicos e inorgânicos uma vez que os combustíveis fósseis, como o petróleo e os seus derivados, são matérias-primas para a produção de energia na maioria dos processos industriais actuais. Os hidrocarbonetos reduzem a oxigenação e a penetração da luz natural nos cursos de água, devido à formação de um filme insolúvel na superfície, produzindo efeitos nocivos na fauna e flora aquática. Neste trabalho é apresentada uma síntese das diferentes tecnologias disponíveis e habitualmente usadas para o tratamento de efluentes de Refinarias de petróleo e disponibilizam-se resultados da eficiência de remoção de vários poluentes ao longo do processo de tratamento dos efluentes gerados, resumindo-se as principais dificuldades com que o tratamento deste tipo de efluentes se depara.

Método de otimização de produtos e processos medidos por múltiplas características de qualidade

Esta dissertação pretende consolidar um método quantitativo, flexível e genérico que possa ser útil na otimização experimental dos mais variados produtos e processos industriais medidos por múltiplas variáveis de resposta. O que se pretende com o método é identificar o ajuste ótimo dos fatores controláveis, ou seja, aquele que reduz os custos devido à má qualidade de um produto considerando também os custos de matéria-prima e energia gastos na fabricação desse produto. A redução dos custos gerados pela má qualidade de um produto é alcançada através da minimização dos desvios das variáveis de resposta dos seus valores alvos e maximização da robustez do produto ou processo aos fatores de ruído e a possíveis oscilações nos fatores controláveis, pois toda vez que uma variável de resposta desvia-se do seu valor alvo ou apresenta variabilidade, existe uma perda financeira experimentada pelo seu usuário. Ao longo do texto, faz-se uma revisão da literatura existente sobre o assunto, apresentam-se as etapas do método que devem ser cumpridas e algumas ferramentas consideradas eficientes no cumprimento dessas etapas. Logo após, realizam-se estudos práticos para validar o método e, baseado nesses estudos e no referencial teórico, conclui-se sobre o assunto.

Método para controle estatístico multivariado de processos em batelada

As cartas de controle estatístico têm sido amplamente utilizadas no monitoramento do desempenho de processos. Com a crescente informatização dos processos industriais, tem-se verificado um aumento sensível na quantidade de informações disponíveis sobre variáveis de processo. Via de regra, essas variáveis apresentam-se fortemente correlacionadas. Em casos especiais, como nos processos em batelada, tais variáveis descrevem um perfil de variação ao longo do tempo, caracterizando o comportamento normal do processo. Nessas condições especiais, as cartas de controle tradicionais não proporcionam um monitoramento eficaz sobre o processo. Esta dissertação de mestrado apresenta uma alternativa para o monitoramento on line de processos em bateladas: a proposição de uma metodologia para implantação de cartas de controle multivariadas baseadas em componentes principais. A idéia central dessas cartas é monitorar simultaneamente diversas variáveis, controlando somente algumas poucas combinações lineares independentes delas; tais combinações são denominadas componentes principais. O presente trabalho ilustra a metodologia proposta em um estudo de caso realizado na etapa de fermentação do processo de fabricação de cerveja de uma indústria de bebidas, localizada na região metropolitana de Porto Alegre.

Caracterização de polpas de minerais industriais através do equipamento Colorcell visando o controle de qualidade do produto

Todos os processos industriais são forçados a cumprir especificações de produto através da inserção de rigorosos parâmetros de controle, principaJmente devido à globalização do mercado. A tendência mundial indica que cada vez mais a cor passa a ser um parâmetro primordial para a colocação do produto no mercado. Neste contexto, uma das dificuldades da indústria mineral é a inexistência de equipamentos adequados para a medição da cor de polpas de minério durante o processamento mineral. Isto se verifica principalmente para os minerais industriais que são caracterizados, na maioria das vezes, em termos de índices de alvura e amarelamento. Este traballio tem como objetivo principal avaliar o uso do equipamento Colorcell, utilizado e desenvolvido pela empresa Renner-HerrmaIlll para a produção de tintas, na indústria de processamento mineral. Os ensaios foram realizados com um equipamento similar ao original. Para se compreender as variáveis operacionais do equipamento utilizou-se um produto à base de carbonato de cálcio natural. Após a delimitação das variáveis e definição de uma metodologia de trabalho, foram caracterizados outros minerais utilizados nas indústrias de tintas, papel e plásticos. O sistema Colorcell também foi utilizado para o controle do processamento de caulim de uma empresa da região sul do Brasil. Ensaios em laboratório permitiram o ajuste de um modelo cinético para a etapa de alvejamento da empresa. A tecnologia Colorcell indica que além dos resultados benéficos ao controle de processo é possível correlacionar a caracterização colorimétrica em polpa com o método tradicional de medição de cor.

Métodos para caracterização de desempenho de CPUs industriais

A caracterização de desempenho e uma atividade fundamental na area de controle industrial. Por se tratar, na maior parte das vezes, de aplicações de tempo real, a caracterização de desempenho torna-se ainda mais necessária e importante. Entretanto, atualmente não há nenhuma metodologia estabelecida para realizar esta caracterização. Não há nem mesmo um conjunto de parâmetros que devem ser avaliados em um equipamento de controle utilizado em processos industriais. Para tentar suprir esta carência, este trabalho apresenta uma proposta de métricas e workloads para serem utilizados na avaliação de desempenho de sistemas de controle baseados em CLPs e CPUs Industriais. O processo de avaliação de desempenho e discutido em todas as etapas, desde o estudo da aplicação at e a execução dos passos de caracterização de desempenho. Para ilustrar a aplicação das métricas, técnicas e procedimentos propostos, são avaliadas três CPUs Industriais, e os resultados s~ao apresentados ao nal do trabalho. Espera-se assim estar contribuindo para o estabelecimento de uma metodologia padronizada para avaliação de desempenho de equipamentos de controle industrial.

Cartas adaptativas de controle : desenvolvimento de metodologia para implementação em processos de manufatura

As cartas de controle estatístico têm sido utilizadas com sucesso no monitoramento do desempenho de processos industriais. Diversas modificações nas cartas tradicionais de Shewhart vêm sendo propostas na literatura. Tais modificações visam adaptar as cartas de controle ao monitoramento de processos com características especiais; entre elas, destacam-se as cartas de controle adaptativas. As cartas são ditas adaptativas quando pelo menos um de seus parâmetros (tamanho de amostra, intervalo de amostragem e coeficiente dos limites de controle) pode variar durante o monitoramento do processo. A determinação dos valores dos parâmetros das cartas de controle pode considerar aspectos estatísticos, econômicos ou uma combinação de ambos. Os modelos estatístico-econômicos consideram, além de indicadores de desempenho estatístico, os custos associados ao controle. A implementação de cartas adaptativas baseadas neste tipo de modelo, devido a sua complexidade, é melhor conduzida por meio de uma metodologia de planejamento. Neste trabalho, após uma revisão da literatura sobre cartas tradicionais e adaptativas, incluindo o projeto econômico das mesmas, propõe-se uma metodologia para o planejamento da implementação de cartas adaptativas de controle para monitorar processos onde cartas de controle tradicionais estão sendo utilizadas A metodologia é composta de cinco passos gerais, detalhados na dissertação, e foi elaborada a partir de um estudo de caso em uma indústria do setor automotivo, no qual se utilizou um modelo estatístico-econômico. No estudo de caso, o significado e a forma de determinação dos parâmetros do modelo econômico são detalhados. Os resultados do estudo de caso são comparados quanto aos custos operacionais para as cartas adaptativas e tradicionais de controle de processo. Os resultados obtidos indicaram ser preferível o uso de cartas adaptativas ao uso de cartas tradicionais para monitorar o processo estudado, principalmente no caso de pequenas variações na média da característica de qualidade monitorada. Embora de natureza genérica, a metodologia proposta pode ser facilmente adaptada para contemplar diferentes aplicações industriais.

Motivação à inovação de produtos : um estudo nas empresas industriais metal-mecânicas de Caxias do Sul

A intensidade da concorrência mundial, tem exigindo que as empresas repensem suas estratégias, a fim de conseguir competitividade, lucratividade e, ao mesmo tempo, prosperarem nesse ambiente. Isso vem despertando interesse e destaque, tanto literário quanto acadêmico, principalmente no que se refere à inovação. O propósito desta dissertação foi verificar as razões que motivam à inovação de produtos. A literatura sobre o assunto, associada ao contato com especialistas da indústria metalmecânica, permitiu tal verificação. Com o intuito de aprofundar o tema, foi realizada uma pesquisa, de caráter descritivo-quantitativo, junto a empresas industriais do setor metal-mecânico de Caxias do Sul - RS. Esta permitiu avaliar a influência que cada uma das razões verificadas exerce sobre a motivação das empresas na hora de decidir pela inovação de produtos. A coleta de dados resultou em uma amostra de 165 casos válidos entre empresas de pequeno, médio e grande porte. Os resultados indicaram que as razões apresentadas mostraram forte influência na motivação à inovação de produtos das empresas pesquisadas. Foram encontradas algumas diferenças no modo de pensar das empresas, especialmente em relação ao risco de inovar produtos. Adicionalmente, observou-se que os executivos de marketing e de produto/produção mostraram-se bastante motivados com a inovação de produtos e, também, concordaram que a estratégia de inovar produtos tem sido um fator importante para o sucesso das empresas. Verificou-se que as empresas pesquisadas estão mais motivadas à inovação de produtos: pela necessidade de garantir padrões internacionais de qualidade; pelo objetivo de evitar a poluição; pelo objetivo de minimizar custos para baixar preços, e para eliminar processos industriais geradores de risco à saúde das pessoas. Ao final da dissertação são discutidos os resultados da pesquisa, identificadas as limitações do estudo e apresentadas sugestões para futuras pesquisas.

Método para a escolha de processos considerando os impactos ambientais : uma aplicação para processos de decapagem

A preocupação ambiental vem aumentando significativamente nos últimos anos. As legislações ambientais estão mais rigorosas e as pessoas estão exigindo produtos e processos com menor impacto ambiental. Neste contexto, surge a necessidade de avaliar os impactos ambientais na escolha entre processos industriais. Esta dissertação tem como finalidade propor um método para a escolha entre processos industriais, incluindo como critério a avaliação dos impactos ambientais. O método proposto foi aplicado em uma indústria do setor siderúrgico, para os processos de decapagem química e mecânica. Para isso, foram utilizados como bases teóricas o meio ambiente e o desenvolvimento sustentável, sistemas de gestão ambiental, impactos ambientais e o setor siderúrgico. Com a aplicação da ACV (Avaliação do Ciclo de Vida) do produto, constatou-se que o processo de decapagem química causa maiores danos ao meio ambiente quando comparado ao processo de decapagem mecânica. Para complementar este estudo, realizou-se uma análise multicriterial, utilizando-se o AHP (Processo Hierárquico Analítico) e considerando-se os critérios: problemas ambientais, custo, produtividade e qualidade final. Após a realização desta análise, verificou-se que o processo de decapagem que melhor atende ao conjunto de critérios pré-definidos é o processo de decapagem mecânica, com 73,96%.

Remoção de metais pesados em efluentes sintéticos utilizando vermiculita como adsorvente

Heavy metals are used in many industrial processestheirs discard can harm fel effects to the environment, becoming a serious problem. Many methods used for wastewater treatment have been reported in the literature, but many of them have high cost and low efficiency. The adsorption process has been used as effective for the metal remoal ions. This paper presents studies to evaluate the adsorption capacity of vermiculite as adsorbent for the heavy metals removal in a synthetic solution. The mineral vermiculite was characterized by differents techniques: specific surface area analysis by BET method, X-ray diffraction, raiosX fluorescence, spectroscopy in the infraredd region of, laser particle size analysis and specific gravity. The physical characteristics of the material presented was appropriate for the study of adsorption. The adsorption experiments weredriveal finite bath metod in synthetic solutions of copper, nickel, cadmium, lead and zinc. The results showed that the vermiculite has a high potential for adsorption, removing about 100% of ions and with removal capacity values about 85 ppm of metal in solution, 8.09 mg / g for cadmium, 8.39 mg/g for copper, 8.40 mg/g for lead, 8.26 mg/g for zinc and 8.38 mg/g of nickel. The experimental data fit in the Langmuir and Freundlich models. The kinetic datas showed a good correlation with the pseudo-second order model. It was conducteas a competition study among the metals using vermiculiti a adsorbent. Results showed that the presence of various metals in solution does not influence their removal at low concentrations, removing approximat wasely 100 % of all metals present in solutions

Efeito da velocidade de aquecimento nas propriedades de produtos da cerâmica estrutural

Heating rate is one of the main variables that determine a fire cycle. In industrial processes that use high temperatures, greater fire great can reduce the cost of production and increase productivity. The use of faster and more efficient fire cycles has been little investigated by the structural ceramic industry in Brazil. However, one of the possibilities that aims at modernizing the sector is the use of roller kilns and the inclusion of natural gas as fuel. Thus, the purpose of this study is to investigate the effect of heating rate on the technological properties of structural ceramic products. Clay raw materials from the main ceramic industries in the state of Rio Grande do Norte were characterized. Some of the raw materials characterized were formulated to obtain the best physical and mechanical properties. Next, raw materials and formulations were selected to study the influence of heating rate on the final properties of the ceramic materials. The samples were shaped by pressing and extrusion and submitted to rates of 1 °C/min, 10 °C/min and 20 °C/min, with final temperatures of 850 °C, 950 °C and 1050 °C. Discontinuous cycles with rates of 10 °C/min or 15 °C/min up to 600 °C and a rate of 20 °C/min up to final temperature were also investigated. Technological properties were determined for all the samples and microstructural analysis was carried out under a number of fire conditions. Results indicate that faster and more efficient fire cycles than those currently in practice could be used, limiting only some clay doughs to certain fire conditions. The best results were obtained for the samples submitted to slow cycles up to 600 °C and fast fire sinterization up to 950 °C. This paper presents for the first time the use of a fast fire rate for raw materials and clay formulations and seeks to determine ideal dough and processing conditions for using shorter fire times, thus enabling the use of roller kilns and natural gas in structural ceramic industries

Influência das tensões tectônicas na permeabilidade da formação Açu - Bacia Potiguar

The behavior of the fluid flux in oil fields is influenced by different factors and it has a big impact on the recovery of hydrocarbons. There is a need of evaluating and adapting the actual technology to the worldwide reservoirs reality, not only on the exploration (reservoir discovers) but also on the development of those that were already discovered, however not yet produced. The in situ combustion (ISC) is a suitable technique for these recovery of hydrocarbons, although it remains complex to be implemented. The main objective of this research was to study the application of the ISC as an advanced oil recovery technique through a parametric analysis of the process using vertical wells within a semi synthetic reservoir that had the characteristics from the brazilian northwest, in order to determine which of those parameters could influence the process, verifying the technical and economical viability of the method on the oil industry. For that analysis, a commercial reservoir simulation program for thermal processes was used, called steam thermal and advanced processes reservoir simulator (STARS) from the computer modeling group (CMG). This study aims, through the numerical analysis, find results that help improve mainly the interpretation and comprehension of the main problems related to the ISC method, which are not yet dominated. From the results obtained, it was proved that the mediation promoted by the thermal process ISC over the oil recovery is very important, with rates and cumulated production positively influenced by the method application. It was seen that the application of the method improves the oil mobility as a function of the heating when the combustion front forms inside the reservoir. Among all the analyzed parameters, the activation energy presented the bigger influence, it means, the lower the activation energy the bigger the fraction of recovered oil, as a function of the chemical reactions speed rise. It was also verified that the higher the enthalpy of the reaction, the bigger the fraction of recovered oil, due to a bigger amount of released energy inside the system, helping the ISC. The reservoir parameters: porosity and permeability showed to have lower influence on the ISC. Among the operational parameters that were analyzed, the injection rate was the one that showed a stronger influence on the ISC method, because, the higher the value of the injection rate, the higher was the result obtained, mainly due to maintaining the combustion front. In connection with the oxygen concentration, an increase of the percentage of this parameter translates into a higher fraction of recovered oil, because the quantity of fuel, helping the advance and the maintenance of the combustion front for a longer period of time. About the economic analysis, the ISC method showed to be economically feasible when evaluated through the net present value (NPV), considering the injection rates: the higher the injection rate, the higher the financial incomes of the final project

Cinemática de partículas em fluidos de viscosidade variável com o tempo e sua aplicação na construção de poços de petróleo: avaliação durante paradas operacionais

The new oil reservoirs discoveries in onshore and ultra deep water offshore fields and complex trajectories require the optimization of procedures to reduce the stops operation during the well drilling, especially because the platforms and equipment high cost, and risks which are inherent to the operation. Among the most important aspects stands out the drilling fluids project and their behavior against different situations that may occur during the process. By means of sedimentation experiments, a correlation has been validated to determe the sedimentation particles velocity in variable viscosity fluids over time, applying the correction due to effective viscosity that is a shear rate and time function. The viscosity evolution over time was obtained by carrying out rheologic tests using a fixed shear rate, small enough to not interfere in the fluid gelling process. With the sedimentation particles velocity and the fluid viscosity over time equations an iterative procedure was proposed to determine the particles displacement over time. These equations were implemented in a case study to simulate the cuttings sedimentation generated in the oil well drilling during stops operation, especially in the connections and tripping, allowing the drilling fluid project in order to maintain the cuttings in suspension, avoiding risks, such as stuck pipe and in more drastic conditions, the loss of the well

Estudo e implementação de algoritmos inteligentes para detecção e classificação de falhas na medição de gás natural

This master dissertation presents the study and implementation of inteligent algorithms to monitor the measurement of sensors involved in natural gas custody transfer processes. To create these algoritmhs Artificial Neural Networks are investigated because they have some particular properties, such as: learning, adaptation, prediction. A neural predictor is developed to reproduce the sensor output dynamic behavior, in such a way that its output is compared to the real sensor output. A recurrent neural network is used for this purpose, because of its ability to deal with dynamic information. The real sensor output and the estimated predictor output work as the basis for the creation of possible sensor fault detection and diagnosis strategies. Two competitive neural network architectures are investigated and their capabilities are used to classify different kinds of faults. The prediction algorithm and the fault detection classification strategies, as well as the obtained results, are presented