Análise computacional dos campos de velocidade e temperatura do ambiente interno da usina termelétrica Santana - Amapá

A simulação numérica do escoamento de ar em ambientes internos é na atualidade o método mais apropriado para análise de conforto térmico em ambientes internos. O escoamento de ar nesses ambientes configura-se como um escoamento complexo, pois, em regra geral, é uma combinação de escoamentos cisalhantes livres (jatos) e cisalhantes de parede, além disso, esses escoamentos são governados por forças de inércia e forças de empuxo, caracterizando-o como de convecção mista. A combinação desses mecanismos cria um escoamento com características complexas, como zonas de recirculação, vórtices, descolamento e recolamento de camada-limite dentre outras. Portanto, a precisão da solução estará diretamente ligada, principalmente, na habilidade do modelo de turbulência adotado de reproduzir as características turbulentas do escoamento de ar e da transferência térmica. O objetivo principal do presente trabalho foi a simulação computacional do ambiente térmico interno do galpão que abriga os geradores e motores Wärtzilä da Usina Termelétrica Santana no estado do Amapá. A formulação matemática baseada na solução das equações gerais de conservação inclui uma análise dos principais modelos de turbulência aplicados ao escoamento de ar em ambientes internos, assim como os processos de transferência de calor associados. Na modelagem numérica o método de volumes finitos é usado na discretização das equações de conservação, através do código comercial Fluent-Airpak, que foi usado nas simulações computacionais para a análise dos campos de velocidade e temperatura do ar. A utilização correta do programa computacional foi testada e validada para o problema através da simulação precisa de casos retirados da literatura. Os resultados numéricos foram comparados a dados obtidos de medições experimentais realizados no galpão e apresentou boa concordância, considerando a complexidade do problema simulado, o objetivo da simulação em face da diminuição da temperatura no interior do galpão e, também, em função das limitações encontradas quando da tomada das medições experimentais. Além disso, foram feitas simulações de estratégias de melhoria do ambiente térmico da Usina, baseadas na realidade levantada e nos resultados da simulação numérica. Finalmente, foram realizadas simulações do protótipo de solução proposto para a diminuição da temperatura interna do galpão o que possibilitará um aumento, na faixa de 20 a 30%, do tempo de permanência no interior do galpão.

Avaliação técnico-econômica da implementação de um sistema de cultivo de microalgas na usina termelétrica Barbosa Lima Sobrinho com vista à biofixação de CO2

Este estudo teve como finalidade levantar dados para uma avaliação das alternativas tecnológicas (cultivos de microalgas e reflorestamento) para a biofixação de CO2 da atmosfera próxima à usina termelétrica; tendo sido utilizada como referência a Usina Barbosa Lima Sobrinho. Já existe um projeto de avaliação do efeito do reflorestamento na fixação do CO2 nesta usina e, neste trabalho, foi avaliada a alternativa do cultivo de microalgas. Uma pesquisa inicial foi feita na literatura para verificar qual a espécie de microalga seria a mais adequada para ser utilizada no estudo, tendo sido a espécie Chlorella sp. a selecionada. Posteriormente os sistemas de cultivo de microalgas mais comumente empregados no mercado foram levantados e foi selecionado o cultivo em tanques abertos como referência para a modelagem do processo. Utilizando os dados da termelétrica e da literatura foi possível estimar a quantidade de CO2 que será retirada da atmosfera caso um sistema de cultivo seja efetivamente instalado na usina termelétrica. Uma análise econômica foi realizada para determinar a viabilidade do projeto. Os resultados indicam que a utilização deste tipo de tecnologia é promissora

Determinação espectrofotométrica do arsênio em solo da cidade de Santana-AP usando o método do dietilditiocarbamato de prata (SDDC) modificado

Várias toneladas de rejeito de manganês contendo arsênio, gerado por uma empresa de mineração, foram utilizadas como aterro de ruas da cidade de Santana-AP. A possibilidade de exposição das pessoas residentes nessas localidades levou ao estudo de quantificação de arsênio total nos solos. Após a digestão, os teores de arsênio foram quantificados por espectrofotometria de absorção molecular usando um sistema automático de geração de hidretos (HG-MAS), diciclohexilamina/CHCl₃ como solvente do dietilditiocarbamato de prata (SDDC) e KBH₄ como redutor. O método apresentou bons resultados com sensibilidade (ε) de 1,10 10⁴ L.mol^-1.cm^-1, estabilidade de 2,96% e outras vantagens em relação ao método oficial. O método foi aplicado em amostras de referência de solo com recuperação de 98,82 % (N=10). As análises de solos mostraram que do total de amostras analisadas 94,74 % apresentaram concentração de arsênio acima do valor editado pela CETESB para solo residencial (50 mg.kg^-1) com valor médio de 682,96 mg.kg^-1, variando de 48,08 mg.kg^-1 a 1.713,00 mg.kg^-1 que comprova a contaminação do solo pelo arsênio.

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.

Negociação e implementação de acordos de poluição transfronteiriça: o caso Brasil-Uruguai em relação à Termelétrica de Candiota (RS)

Os processos de negociação sobre poluição transfronteiriça na América Latina têm sido pouco analisados. Esta tese examina o caso das negociações, os acordos assinados entre Brasil e Uruguai pelo risco de contaminação transfronteiriça produzida pela Usina Termelétrica Presidente Médici (UTPM) e a implementação dos acordos. O processo é analisado desde o seu início em 1988, estendendo-se até 2002. Em primeiro lugar, a tese explica porque o processo de negociação tornou-se possível. A explicação está baseada em três fatores: a existência de uma relação de confiança mútua e de cooperação desenvolvida através do tempo entre ambos Estados; o interesse dos órgãos brasileiros de controle ambiental em melhorar os controles sobre a UTPM; e a falta de alternativas melhores para as partes. Fatores de contexto – como o processo de integração regional, através do Mercosul, e a mudança na política ambiental brasileira – também contribuíram para que o país se interessasse em resolver o problema. O resultado foi positivo para ambas as partes, que decidiram assinar um acordo para a implementação de um monitoramento conjunto. Este monitoramento não comprovou a existência de chuva ácida no Uruguai. Em segundo lugar, a tese revela que a “fraqueza” institucional dos acordos não foi impedimento para que fossem implementados. Ao contrário, permitiu que as autoridades brasileiras cooperassem com Uruguai na realização de um monitoramento sobre a região. Em terceiro lugar, é mostrado que o processo de implementação dos acordos (1991-2002) favoreceu o aumento da capacidade institucional do órgão de controle ambiental do Uruguai e da FEPAM (Brasil), aperfeiçoou o sistema de controle do comportamento ambiental da empresa, e forçou a UTPM a tomar medidas de melhorias ambientais. Por último, a tese deixa claro que o processo de implementação não foi concluído porque o interesse político pelo tema diminuiu em ambos os países, vindo a se tornar um debate meramente técnico

Utilização da geoestatística na quantificação do risco de contaminação por metais pesados, na área portuária de Santana-Amapá

Pós-graduação em Geociências e Meio Ambiente - IGCE

Projeto de recuperação da planta termelétrica do Laboratório de Vapor do Departamento de Energia da Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá

Brazil is nowadays the greatest bet of investors for the future due to its stable economy growth. The country has grown side by side with the greatest demand for electrical energy. The international appeal for renewable sources is causing a change in the Brazilian energetic matrix, raising the amount of energy generated by thermoelectric power plants. The construction of new power plants, running on biomass, requires a crescent number of capacitated personnel to run them. The Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá – UNESP – has a steam laboratory; witch is deactivated, which has a thermoelectric plant of small capacity. The laboratory reactivation and the return of its activities can be an important tool in order to graduate engineer able to operate on such units. This paper proposes four new experiments to be simulated on the Collage’s Energy Dep. Steam Lab when it gets back to its educational activities

Comportamento dos processos intra-organizacionais de aprendizagem tecnológica frente a uma mudança de estrutura de propriedade: o caso da TermoMacaé - PETROBRÁS

This academic work describes the interfirm technological learning processes behavior at a thermo plant throughout the years 2001 till 2007. Its former ownership structure was composed by two foreigners companies. This structure was changed by the acquisition of the company control by a Brazilian state owned company on April 2006. The company is a Natural Gas Fired Power Plant placed at Macaé City, at Rio de Janeiro State, Brazil generating electric power right to National Integrated System (SIN). The goal of this research is verify how the technological knowledge had been acquired by the firm and how it had been spread out throughout the organization before and after the change of the ownership structure. The taxonomy applied to determining of ownership structure take in account three parameters: type, specific characteristic and the ownership structure itself. Technological Learning Interfirm Processes have been examined from a model of systemic approach that establishes four key characteristics: ¿variety, intensity, functioning and interaction¿. During 2001 until 2006, till the change of owner structure, the firm developed its own learning processes in its own operational routines. The main learning processes have been identified from empirical evidences. It has been adopted the cut line at year of 2006 for the comparison among the technological learning processes behavior, when the change of ownership structure took place. The data capture occurred within April and August 2007 covering since 2001. Verified the behavior of these learning processes before and after the ownership structure changed from private property to state owned property. The conclusion of this case study suggests that interfirm processes of technological learning identified by the research had their dynamical behavior promptly affected by a change from private to ownerstate ownership structure, exposing the company to a poor performance in its industry, due to the lack of 51% of the technological intrafirm learning processes and reduction of the acquisition of new technical knowledge and its conversion throughout the organization.

Aplicação de um modelo de dispersão atmosférico na região de Candiota-RS e sua relação com as condições meteorológicas

Este trabalho tem por objetivo, estudar a dispersão de poluentes na região da Usina Termelétrica Presidente Médici (UTPM), localizada no município de Candiota-RS, utilizando a modelagem numérica (mais especificamente o modelo ISCST - Industrial Surce Complex Term Short Term) e relacionar o seu comportamento com as condições meteorológicas. Esse modelo de dispersão utilizado é recomendado pela EPA (Environmental Protection Agency) para tratamento de dispersão de poluentes emitidos por fontes industriais como refinarias, termelétricas, siderúrgicas, etc. O período de estudo foi de 19/01/03 à 28/01/03, quando se realizou a primeira campanha experimental, pertencente ao projeto "Estudo Ambiental Aplicando a Modelagem Numérica na Região de Candiota-RS". Os resultados simulados pelo modelo foram comparados com os dados das concentrações de Material Particulado (MP) e Dióxido de Enxofre (SO 2 ), medidos através dos pontos receptores em duas estações de qualidade do ar próximas à Usina Termoelétrica. Uma correlação entre as concentrações de poluentes modelados e os dados coletados foi realizada, assim como, uma comparação com os padrões de qualidade do ar estipulados CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente). Os resultados denotam que o modelo ISCST subestima as concentrações de MP e SO 2 observadas nas estações de qualidade do ar, o que provavelmente ocorre, devido à presença de outras fontes de emissão (como indústrias de cimento e calcário) nas proximidades das estações. A situação com a melhor correlação nos dez dias, entre modelo e amostrador, apresentou-se com 90%. Em apenas um dos dez dias, foi excedido o padrão secundário (100 m g/m 3 ) com o poluente SO 2 , caracterizado a qualidade do ar da região como boa para esse período.

Simulador em regime transiente de alguns equipamentos de um ciclo de Rankine regenerativo

Este trabalho apresenta um modelamento computacional dos diversos componentes de um ciclo de Rankine regenerativo em operação transiente, utilizando as leis fundamentais de balanço de massa e energia, além de algumas equações constitutivas. O cálculo das propriedades termodinâmicas foi realizado através de rotinas desenvolvidas no Grupo de Estudos Térmicos e Energéticos (GESTE) da UFRGS. Os componentes com comportamento inercial são o condensador e o tanque de água de alimentação. Os demais respondem instantaneamente. O método de solução das equações algébricas é seqüencial e o avanço no tempo é totalmente implícito. Primeiramente o sistema é colocado em regime permanente, a partir do qual é introduzida uma mudança de carga na turbina em um determinado intervalo de tempo. Algumas variáveis prescritas foram obtidas a partir de dados reais de uma usina termelétrica. A partir desse modelamento foi possível investigar o comportamento dinâmico do condensador e do tanque de alimentação e de que maneira estes efeitos eram percebidos pelos demais componentes. Os resultados obtidos demonstram que ambos possuem um comportamento dinâmico, sendo que o condensador apresenta uma constante de tempo menor que o tanque de alimentação. O condensador, por rejeitar o calor necessário, acaba por perceber rapidamente as oscilações introduzidas no ciclo Além disto é apresentado um método para determinação de coeficientes globais de troca térmica em condensadores e regeneradores. Os resultados obtidos neste trabalho foram utilizados na modelagem desses componentes durante a construção de um simulador em regime permanente da UTE Presidente Médici - Fase B. Também foi realizada uma pesquisa sobre os diversos programas simuladores de plantas de potência, assim como uma discussão das vantagens introduzidas por simuladores dinâmicos e em regime permanente nas decisões de engenharia.

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.

Estudo genotípico de Trypanosoma cruzi: epidemiologia e caracterização molecular de isolados do homem, triatomíneos e mamíferos silvestres do Pará, Amapá e Maranhão

A doença de Chagas aguda (DCA) é endêmica na Amazônia Brasileira sendo a via oral a principal forma de transmissão com surtos familiares ou multifamiliares. Esta via independe da colonização de triatomíneos no domicílio e a ocorrência é regular com média de 100 casos/ano e 5% de óbitos. Apresenta distribuição espaço-temporal bem definida, colocando a enfermidade como emergência de importância em saúde pública nos estados do Pará, Amapá e Amazonas. A presença de mamíferos e triatomíneos silvestres, infectados naturalmente com o c e habitando distintos ecótopos terrestres e arbóreos, mantém um intenso ciclo enzoótico em toda a Amazônia. Perfis moleculares de linhagens de T. cruzi na região estão associados a hospedeiros mamíferos (incluindo o homem), triatomíneos, ecótopos e manifestações clínicas. Foram estudados quatro surtos de DCA ocorridos nos Municípios de Barcarena, Belém e Cachoeira do Arari no Estado do Pará e em Santana, no Estado do Amapá e abordados os aspectos epidemiológicos (parasitológico e sorológico manifestações clínicas, reservatórios e triatomíneos silvestres associados aos surtos). Foi investigado também em São Luís, Estado do Maranhão, o ciclo domiciliar e silvestre do T. cruzi, porém sem a ocorrência de casos de DCA. O estudo incluiu também a genotipagem molecular de T. cruzi pelo gene de mini-exon dos isolados (homem, mamíferos e triatomíneos silvestres) associados aos diferentes ciclos de transmissão. O diagnóstico parasitológico foi confirmado em 63 pacientes com a seguinte sensibilidade nos testes aplicados: 41,3% (26/63) pela gota espessa; 58,7% (37/63) no QBC; 79,4% (50/63) no xenodiagnóstico e 61,9% (39/63) na hemocultura. A sorologia de 2648 pessoas por hemaglutinação indireta (HAI) foi de 3,05% (81/2648) e imunofluorescência indireta IFI apresentaram respectivamente resultados de e 2,49% (66/2648) para IgG e 2,37 (63/2648) para IgM. Os resultados em São Luís foram todos negativos. Foram capturados 24 mamíferos, 13 Didelphis marsupialis, 1 Marmosa cinerea, 5 Philander opossum, 3 Metachirus nudicaudatus, 1 Oryzomys macconnelli, 1 Oecomys bicolor e 433 R. rattus. A taxa de infecção para T. cruzi foi de 7,14% (29/404). Um total de 3279 triatomíneos foi capturado sendo: Triatoma rubrofasciata (n=3008), com taxa de infecção (TI) de 30.46%, (39/128), Rhodnius robustus (n=137), com TI de 76% (79/104), R. pictipes (n=94), TI de 56,9% (49/86%), E. mucronatus (n=6) e P. geniculatus (n=12) com TI de 50% e as demais espécies sem infecção R. neglectus (n=5) e P. lignarius (n=6). As palmeiras foram os principais ecótopos dos triatomíneos silvestres. O urucurizeiro (S. martiana) apresentava infestação de 47,41% (101/213) dos triatomíneos; o “inajazeiro” (Maximiliana regia) 35,21% (75/213); o “babaçueiro” (Orbgnya. speciosa) 5,16% (11/213); o “dendezeiro” (Eleas melanoccoca) 1,87% (4/213) e a “bacabeira” (Oenocarpus bacaba) 10,32% (22/213). Para a genotipagem foram obtidos 46 isolados de tripanossomas de origem humana, 31 isolamentos de mamíferos silvestres e 74 amostras de triatomíneos. Todos os isolados foram caracterizados como da linhagem TcI de T. cruzi. Todos os casos humanos no Pará foram caracterizados como positivos por exame parasitológico. Nem todos os casos de Santana, Amapá, apresentaram casos parasitológicos positivos, pela demora do diagnóstico, mesmo assim estes foram definidos como DCA. Exames como xenodiagnóstico, hemocultura e o QBC® foram mais sensíveis do que a gota espessa. A sorologia por HAI e IFI (IgG e IgM) tiveram excelente sensibilidade para detectar os casos agudos em tempos distintos de infecção. O achado de mamíferos (D. marsupilais) e triatomíneos silvestres (R. pictipes e P. geniculatus) infectados com consideráveis taxas de infecção para T. cruzi no entorno das residências dos pacientes sustentam a importância destes hospedeiros associados à transmissão da DCA. Apesar de na Amazônia circularem vários genótipos de T. cruzi nos diferentes hospedeiros, neste trabalho foi identificada somente a linhagem TCI de T. cruzi, a mais predominante na Região. Em São Luís, Maranhão, embora sem registro de casos de DCA apresenta um ciclo domiciliar associados ao rato doméstico e o triatomíneo da espécie T. rubrofasciata, e um ciclo silvestre mantido por didelfídeos. Nos dois ciclos circulam a linhagem TCI de T. cruzi. Estudos com marcadores de maior resolução com isolados de T. cruzi regionais podem ajudar a esclarecer os ciclos de transmissão, as rotas de contaminação e os hospedeiros envolvidos em casos de DCA na Amazônia.

Análise de propostas de sequestro mineral de carbono para usinas termoelétricas no Brasil

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG