Manuel Ernani de Carvalho Cruz

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Produções bibliográficas

• VERISSIMO, G. L. ; CRUZ, Manuel E. ; LEIROZ, Albino José Kalab . Derivation of Entropy and Exergy Transport Equations, and Application to Second Law Analysis of Sugarcane Bagasse Gasification in Bubbling Fluidized Beds. JOURNAL OF ENERGY RESOURCES TECHNOLOGY-TRANSACTIONS OF THE ASME , v. 142, p. 062102-1-062102-11, 2020.

• BRANDÃO, FILIPE L. ; VERISSIMO, GABRIEL LISBÔA ; HAIKAL LEITE, MARCO ANTONIO ; LEIROZ, ALBINO J. K. ; CRUZ, Manuel E. . Computational Study of Sugarcane Bagasse Pyrolysis Modeling in a Bubbling Fluidized Bed Reactor. ENERGY & FUELS , v. 32, p. 1711-1723, 2018.

• ALVAREZ-BORGES, F. E. ; BRAVO-CASTILLERO, J. ; CRUZ, M. E. ; GUINOVART-DIAZ, R. ; PEREZ-FERNANDEZ, L. D. ; RODRIGUEZ-RAMOS, R. ; SABINA, F. J. . Reiterated homogenization of a laminate with imperfect contact: gain-enhancement of effective properties. APPLIED MATHEMATICS AND MECHANICS-ENGLISH EDITION , v. 39, p. 1119-1146, 2018.

• MATTOS, L. P. ; CRUZ, Manuel E. ; BRAVO-CASTILLERO, J. . Finite element computation of the effective thermal conductivity of two-dimensional multi-scale heterogeneous media. ENGINEERING COMPUTATIONS , v. 35, p. 2107-2123, 2018.

• PIRES, THIAGO S. ; CRUZ, Manuel E. ; COLACO, MARCELO J. ; ALVES, MARCO A. C. . Nonlinear Model Predictive Control applied to Transient Operation of a Gas Turbine. Journal of Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems , v. 6, p. 770-783, 2018.

• PIRES, THIAGO S. ; CRUZ, Manuel E. ; COLAÇO, MARCELO J. ; ALVES, MARCO A.C. . APPLICATION OF NONLINEAR MULTIVARIABLE MODEL PREDICTIVE CONTROL TO TRANSIENT OPERATION OF A GAS TURBINE AND NOX EMISSIONS REDUCTION. ENERGY , v. 149, p. 341-353, 2018.

• NASCIMENTO, E. S. ; CRUZ, Manuel Ernani ; BRAVO-CASTILLERO, J. . Calculation of the effective thermal conductivity of multiscale ordered arrays based on reiterated homogenization theory and analytical formulae. INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINEERING SCIENCE , v. 119, p. 205-216, 2017.

• RODRIGUEZ, E. I. ; CRUZ, Manuel E. ; BRAVO-CASTILLERO, J. . Reiterated homogenization applied to heat conduction in heterogeneous media with multiple spatial scales and perfect thermal contact between the phases. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering (Impresso) , v. 38, p. 1333-1343, 2016.

• RODRIGUEZ, E. I. ; CRUZ, Manuel E. ; BRAVO-CASTILLERO, J. ; GUINOVART-DIAZ, R. ; RODRIGUEZ-RAMOS, R. ; PEREZ-FERNANDEZ, L. D. . Formulation of the Heat Conduction Equation for Heterogeneous Media with Multiple Spatial Scales Using Reiterated Homogenization. Engenharia Térmica , v. 15, p. 96-102, 2016.

• LOPEZ-RUIZ, G. ; BRAVO-CASTILLERO, J. ; BRENNER, R. ; CRUZ, Manuel E. ; GUINOVART-DIAZ, R. ; PEREZ-FERNANDEZ, L. D. ; RODRIGUEZ-RAMOS, R. . Variational bounds in composites with nonuniform interfacial thermal resistance. Applied Mathematical Modelling , p. 7266-7276, 2015.

• LOPEZ-RUIZ, G. ; BRAVO-CASTILLERO, J. ; BRENNER, R. ; CRUZ, Manuel E. ; GUINOVART-DIAZ, R. ; PEREZ-FERNANDEZ, L. D. ; RODRIGUEZ-RAMOS, R. . Improved variational bounds for conductive periodic composites with 3D microstructures and nonuniform thermal resistance. Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Physik (Printed ed.) , p. 2881-2898, 2015.

• CARVALHO, Leonardo de Oliveira ; LEIROZ, Albino José Kalab ; CRUZ, Manuel Ernani . Exergetic Analysis of Cogeneration Plants Through Integration of Internal Combustion Engine and Process Simulators. Heat Transfer Engineering , v. 34, p. 520-531, 2013.

• PIRES, THIAGO S. ; CRUZ, Manuel E. ; COLAÇO, MARCELO J. . Response surface method applied to the thermoeconomic optimization of a complex cogeneration system modeled in a process simulator. Energy (Oxford) , v. 52, p. 44-54, 2013.

• LOPEZ, G. ; CASTILLERO, J. B. ; CRUZ, Manuel Ernani ; GUINOVART, R. ; RODRIGUEZ, R. . Cotas variacionales para coeficientes efectivos en compuestos con contacto imperfecto. Visión Electrónica , v. 7, p. 53-64, 2013.

• CORDEIRO, Alexandre dos Santos ; VIEIRA, Leonardo dos Santos Reis ; CRUZ, Manuel E. . Exergoeconomic optimization and improvement of a cogeneration system modeled in a process simulator using direct search and evolutionary methods. International Journal of Energy and Environment (Print) , v. 2, p. 463-476, 2011.

• Costa, Alessandro N. ; Neves, Marcus Vinicius S. ; CRUZ, Manuel E. ; Vieira, Leonardo S. . Maximum profit cogeneration plant - MPCP: system modeling, optimization problem formulation, and solution. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering (Impresso) , v. 33, p. 58-66, 2011.

• Vieira, Leonardo S. ; Matt, Carlos F. ; Guedes, Vanessa G. ; CRUZ, Manuel E. ; Cruz, Manuel E. ; CASTELLÕES, Fernando Vieira . Maximization of the Profit of a Complex Combined-Cycle Cogeneration Plant Using a Professional Process Simulator. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power , v. 132, p. 041801-041801-10, 2010.

• Rocha, Rodrigo P. A. ; CRUZ, Manuel E. ; Cruz, Manuel E. . Calculation of the permeability and apparent permeability of three-dimensional porous media. Transport in Porous Media , v. 83, p. 349-373, 2010.

• PADILHA, Ricardo de Sá ; SANTOS, H. F. L. ; COLAÇO, Marcelo José ; CRUZ, Manuel E. . Single and Multi-Objective Optimization of a Cogeneration System Using Hybrid Algorithms. Heat Transfer Engineering , v. 30, p. 261-271, 2009.

• VIEIRA, Leonardo dos Santos Reis ; DONATELLI, João Luiz Marcon ; CRUZ, Manuel E. ; CRUZ, M. E. . Exergoeconomic Improvement of a Complex Cogeneration System Integrated with a Professional Process Simulator. Energy Conversion and Management , v. 50, p. 1955-1967, 2009.

• MATT, Carlos Frederico Trotta ; CRUZ, Manuel E. . Effective Thermal Conductivity of Composite Materials with 3-D Microstructures and Interfacial Thermal Resistance. Numerical Heat Transfer. Part A, Applications , v. 53, p. 577-604, 2008.

• VIEIRA, Leonardo dos Santos Reis ; DONATELLI, João Luiz Marcon ; CRUZ, Manuel E. . Mathematical exergoeconomic optimization of a complex cogeneration plant aided by a professional process simulator. Applied Thermal Engineering , Kidlington, Oxford, v. 26, n.5-6, p. 654-662, 2006.

• MATT, Carlos Frederico Trotta ; CRUZ, Manuel E. . Enhancement of the Thermal Conductivity of Composites Reinforced with Anisotropic Short Fibers. Journal of Enhanced Heat Transfer , Redding, CT, v. 13, n.1, p. 17-38, 2006.

• VIEIRA, Leonardo dos Santos Reis ; DONATELLI, João Luiz Marcon ; CRUZ, Manuel E. . Integration of a Mathematical Exergoeconomic Optimization Procedure with a Process Simulator: Application to the CGAM System. Engenharia Térmica , Curitiba, Paraná, v. 4, n.2, p. 163-172, 2005.

• VIEIRA, Leonardo dos Santos Reis ; DONATELLI, João Luiz Marcon ; CRUZ, Manuel E. . Integration of an Iterative Methodology for Exergoeconomic Improvement of Thermal Systems with a Process Simulator. Energy Conversion and Management , Kidlington, Oxford, v. 45, n.15-16, p. 2495-2523, 2004.

• HIRATA, Silvia da Costa ; SILVEIRA, D. M. ; MORGADO, W. A. M. ; CRUZ, Manuel E. ; CESAR, Claudio Lenz . Reduced dynamics simulation of trapped classical atoms statistics using an interactive lattice automaton model. Physica. A , Amsterdã, Holanda, v. 307, n.-, p. 107-120, 2002.

• MATT, Carlos Frederico Trotta ; CRUZ, Manuel E. . Application of a multiscale finite-element approach to calculate the effective conductivity of particulate media. Computational & Applied Mathematics , Rio de Janeiro, RJ, v. 21, n.2, p. 429-460, 2002.

• ROCHA, Rodrigo Penha Andrade ; CRUZ, Manuel E. . Computation of the Effective Conductivity of Unidirectional Fibrous Composites with an Interfacial Thermal Resistance. Numerical Heat Transfer. Part A, Applications , Levittown, PA, EUA, v. 39, n.2, p. 179-203, 2001.

• ROCHA, Rodrigo Penha Andrade ; CRUZ, Manuel E. . Integral Transform Solutions for One-Dimensional Transient Flow and Contaminant Transport in Dual-Porosity Systems. Hybrid Methods in Engineering , New York, NY, v. 3, n.2 & 3, p. 111-127, 2001.

• FIGUEIREDO, R. C. A. ; CARNEIRO JÚNIOR, S. ; CRUZ, Manuel E. . Experimental Validation of a Thermal Model for the Ampacity Derating of Electric Cables in Wrapped Trays. IEEE Transactions on Power Delivery , New York, NY, EUA, v. 14, n.3, p. 735-742, 1999.

• PEDERCINI, M. ; CRUZ, Manuel E. ; PATERA, A. T. . Variational Bound Finite Element Methods for Three-Dimensional Creeping Porous Media and Sedimentation Flows. International Journal for Numerical Methods in Fluids , New York, NY, EUA, v. 26, n.2, p. 145-175, 1998.

• YESILYURT, S. ; GHADDAR, C. K. ; CRUZ, Manuel E. ; PATERA, A. T. . Bayesian-Validated Surrogates for Noisy Computer Simulations; Application to Random Media. SIAM Journal on Scientific Computing , Philadelphia, PA, EUA, v. 17, n.4, p. 973-992, 1996.

• CRUZ, Manuel E. ; GHADDAR, C. K. ; PATERA, A. T. . A Variational-Bound Nip-Element Method for Geometrically Stiff Problems; Application to Thermal Composites and Porous Media. Proceedings of the Royal Society of London. Mathematical and Physical Sciences , Londres, Inglaterra, v. 449, n.-, p. 93-122, 1995.

• CRUZ, Manuel E. ; PATERA, A. T. . A Parallel Monte-Carlo Finite-Element Procedure for the Analysis of Multicomponent Random Media. International Journal for Numerical Methods in Engineering , New York, NY, EUA, v. 38, n.7, p. 1087-1121, 1995.

Outras produções

Projetos de pesquisa

• 2016 - 2016

  Homogeneização Reiterada Aplicada a Meios Heterogêneos de Múltiplas Escalas com Contato Imperfeito Entre as Fases, Descrição: Projeto de Auxílio a Pesquisador Visitante (APV), financiado pelo CNPq (processo no. 450892/2016-6), com a finalidade de trazer ao PEM/COPPE/UFRJ o Prof. Julián Bravo Castillero, da Facultad de Matemática y Computación da Universidad de La Habana, Havana, Cuba, de 09 a 18 de junho de 2016. O Relatório Técnico e Prestação de Contas associados a este Projeto estão sendo avaliados pelo CNPq.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Julian Bravo Castillero - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro.Número de orientações: 1

• 2015 - 2015

  Métodos de Homogeneização Reiterada Aplicados a Materiais Compósitos de Múltiplas Escalas, Descrição: Projeto de Auxílio a Pesquisador Visitante (APV), financiado pelo CNPq (processo no. 451698/2015-0), com a finalidade de trazer ao PEM/COPPE/UFRJ o Prof. Julián Bravo Castillero, da Facultad de Matemática y Computación da Universidad de La Habana, Havana, Cuba, de 02 a 11 de julho de 2015. O Relatório Técnico e Prestação de Contas associados a este Projeto foram aprovados pelo CNPq.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Julian Bravo Castillero - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 3

• 2013 - 2013

  Materiais Compósitos e Teoria de Homogeneização, Descrição: Projeto de Auxílio a Pesquisador Visitante (APV), financiado pelo CNPq (processo no. 450643/2013-1), com a finalidade de trazer ao PEM/COPPE/UFRJ o Prof. Julian Bravo Castillero, da Facultad de Matemática y Computación da Universidad de La Habana, Havana, Cuba, de 27 de maio a 21 de junho de 2013. O Relatório Técnico e Prestação de Contas associados a este Projeto foram aprovados pelo CNPq.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Julian Bravo Castillero - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 1

• 2010 - 2012

  Otimização Termoeconômica de Sistemas Térmicos Integrada a Simuladores de Processos, Descrição: Nesse projeto o principal problema a ser abordado é extremamente importante na atualidade: otimização termoeconômica de sistemas térmicos complexos, utilizando simuladores de processos profissionais para proporcionar eficiência computacional. Visa-se a uma substancial redução do consumo de recursos energéticos naturais no projeto e na operação de plantas industriais; por sistemas complexos entende-se sistemas com um número relativamente grande de componentes, fluxos e interligações. O uso eficiente da energia não apenas reduz o consumo dos recursos não renováveis, como também em muito reduz os impactos ambientais provenientes dos resíduos industriais. Em virtude da escassez cada vez maior dos recursos energéticos, do aumento do consumo de energia e da atuação mais efetiva dos órgãos reguladores do ambiente, observa-se, no Brasil e no mundo, um interesse cada vez maior no desenvolvimento de ferramentas de otimização e análise para serem utilizadas já no projeto de engenharia e, também, na avaliação da operação de sistemas existentes. O estado-da-arte em relação ao problema abordado, do ponto de vista da prática da engenharia, possui duas limitações: primeiro, como já mencionado, a maioria das otimizações realizadas de sistemas térmicos ainda faz uso de simuladores que não incorporam as mais recentes técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica (i.e., no conceito de exergia), e, segundo, as metodologias disponíveis para aplicação são pouco apropriadas e pouco eficientes para o tratamento de sistemas complexos. A abordagem proposta é analítico-numérica e busca integrar ferramentas termodinâmicas (e.g., análise exergética), matemáticas (e.g., algoritmo de otimização/melhoramento), e econômicas (e.g, equações de custo) com um simulador de processos profissional. Este Projeto Individual de Pesquisa (APQ) está sendo financiado pelo CNPq no âmbito do Edital Universal MCT/CNPq 14/2010 (processo no. 470306/2010-6), vigente de novembro de 2010 a novembro de 2012. O Relatório Técnico e Prestação de Contas associados a este Projeto foram aprovados pelo CNPq.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (3) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (1) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Marcelo José Colaço - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 3 / Número de orientações: 2

• 2009 - 2016

  ACT-UP ? Aliança Científico-Tecnológica UEA-PEM para o Avanço da Pesquisa em Engenharia Mecânica no Estado do Amazonas, Descrição: O Projeto ACT-UP apresenta uma proposta de trabalho a ser desenvolvido em parceria entre o Programa de Engenharia Mecânica (PEM) do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia (COPPE) da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e a Universidade do Estado do Amazonas (UEA), com o objetivo de estabelecer um centro de atração e promoção de talento em pesquisa científico-tecnológica em Engenharia Mecânica e Mecatrônica. O Projeto ACT-UP representa o maior esforço de aliança científico-tecnológica do PEM/COPPE/UFRJ fora de sua sede no Rio de Janeiro/RJ. Este Projeto deverá ainda promover a capacitação científico-tecnológica em alto nível em Engenharia Mecânica e Mecatrônica do Corpo Docente da UEA. Para a concepção desse Projeto, o PEM/COPPE/UFRJ e a UEA estabeleceram uma rede de contatos que permitiu diagnosticar as demandas da UEA e os ganhos científicos e tecnológicos que esta aliança poderá promover, sobretudo para a Região Norte do Brasil. Em resumo, a Aliança ACT-UP é uma ação para o progresso do Brasil e da Amazônia, via um intercâmbio intelectual forte entre a COPPE e UEA que envolve alunos, professores, servidores, projetos, programas e empreendimentos técnico-científicos de interesse dessas duas instituições e das políticas públicas dessa importante área brasileira. A Aliança ACT-UP promoverá uma atmosfera vibrante de conhecimento e oferecerá aos participantes do PEM e da UEA oportunidades únicas para realizar avanços nas pesquisas que ajudarão a moldar o desenvolvimento da ciência e da tecnologia nos anos vindouros. O Projeto ACT-UP terá a Coordenação Técnica do Prof. José Luis Lopes da Silveira e a Coordenação Operacional do Prof. Manuel Ernani de Carvalho Cruz. Participarão deste Projeto os docentes plenos e pesquisadores colaboradores do PEM/COPPE/UFRJ.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / José Luis Lopes da Silveira - Integrante.

• 2007 - 2009

  Metodologias Exergoeconômicas Integradas a Simuladores de Processos: Aplicação à Otimização e ao Melhoramento de Sistemas Energéticos, Descrição: Neste projeto o foco está direcionado ao problema da análise, otimização e melhoramento exergoeconômicos de sistemas térmicos complexos, utilizando um simulador de processos profissional para proporcionar eficiência computacional. O estado atual de conhecimento sobre o problema, do ponto de vista da prática da engenharia, possui duas limitações: primeiro, a maioria das análises e otimizações realizadas de sistemas térmicos ainda faz uso de simuladores que não incorporam as mais recentes técnicas baseadas no conceito de exergia, e, segundo, as metodologias disponíveis para aplicação são pouco apropriadas e pouco eficientes para o tratamento de sistemas complexos. Em termos gerais, os objetivos deste projeto são desenvolver e aplicar metodologias para análise, otimização e melhoramento exergoeconômicos de sistemas térmicos reais, que tendem a ser complexos, i.e, com grande número de componentes, fluxos e interligações. Devido a essa característica, esses sistemas requerem um grande número de variáveis e equações não lineares para sua simulação. Os simuladores de processos são então fundamentais para se obter eficiência computacional. Em termos específicos, a meta principal deste projeto é a aplicação de um algoritmo integrado para melhoramento exergoeconômico iterativo paramétrico a uma planta energética complexa real, sendo as escolhas das variáveis de decisão baseadas nos critérios adotados na prática de usinas termelétricas. Este Projeto Individual de Pesquisa (APQ) está sendo financiado pelo CNPq no âmbito do Edital Universal MCT/CNPq 15/2007 (processo no. 472408/2007-0), vigente de dezembro de 2007 a dezembro de 2009. O Relatório Técnico e Prestação de Contas associados a este Projeto foram aprovados pelo CNPq.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (1) / Mestrado acadêmico: (1) / Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Bruno da Silva Marques - Integrante / Fernando Vieira Castellões - Integrante / Marco Antonio Haikal Leite - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 1

• 2005 - 2007

  Metodologias Exergoeconômicas Aplicadas à Otimização e ao Melhoramento de Sistemas Térmicos Complexos, Descrição: Este projeto trata de um problema extremamente relevante na atualidade: análise, otimização e melhoramento exergoeconômicos de sistemas térmicos complexos, visando a uma substancial redução do consumo de recursos energéticos e dos impactos ambientais de plantas industriais. Observa-se, no mundo, uma avidez por ferramentas eficientes de análise e otimização para serem utilizadas já no projeto de engenharia e, também, na avaliação da operação de sistemas existentes. No entanto, a maioria das análises de sistemas térmicos ainda não considera a aplicação da segunda lei da termodinâmica, particularmente do conceito da exergia. Em termos gerais, os objetivos deste projeto são desenvolver e aplicar metodologias para análise, otimização e melhoramento exergoeconômicos de sistemas térmicos reais, i.e., complexos, com grande número de componentes, fluxos e interligações, integradas a programas simuladores de processos. Dessa forma, os recursos computacionais oferecidos por esses programas torna mais fácil e mais eficiente a aplicação das metodologias propostas. Este Projeto Individual de Pesquisa (APQ) foi financiado pelo CNPq no âmbito do Edital Universal CNPq 019/2004 (processo no. 471801/2004-6), vigente de outubro de 2005 a outubro de 2007. O Relatório Técnico e Prestação de Contas associados a este Projeto foram aprovados pelo CNPq.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (3) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (3) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Alexandre dos Santos Cordeiro - Integrante / Ricardo de Sá Padilha - Integrante / Bruno da Silva Marques - Integrante / Fabio de Norman et dAudenhove - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Marco Antonio Haikal Leite - Integrante / Leonardo de Oliveira Carvalho - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro.

• 2005 - 2007

  Análise do Escoamento em Meios Porosos Tridimensionais, Descrição: O entendimento do escoamento em meios porosos tem sido um dos tópicos mais instigantes no que se refere à hidrologia subterrânea, pois a solução bem-sucedida do problema fluidodinâmico é pré-requisito para a solução de outros problemas relevantes, como o de transferência de calor, de consolidação e de dispersão de massa nesses meios. Do ponto de vista prático, o comportamento local (microscópico) do escoamento apresenta pouca importância, além de ser um problema que, devido à complexidade geométrica dos meios em questão, consumiria um custo computacional incalculável. Ao invés de se focar em tal tarefa, a engenharia preocupa-se com a determinação de quantidades globais, em geral relacionadas a propriedades macroscópicas efetivas, estas dependentes da microestrutura do meio. Portanto, neste projeto, visa-se à determinação da propriedade macroscópica efetiva - permeabilidade tensorial - de meios porosos em função de sua microstrutura, com enfoque em escoamentos tridimensionais inerciais. A quase totalidade dos trabalhos sobre escoamento em meios porosos adota a hipótese limitadora de escoamento lento, isto é, deprezam os efeitos inerciais. No entanto, é notória a influência desses efeitos no escoamento e, consequentemente, na permeabilidade de meios porosos. A metodologia empregada é analitico-numérica, baseada no método da homogeneização e no método dos elementos finitos. O primeiro garante a determinação rigorosa da propriedade efetiva, a partir de princípios de conservação e de uma microgeometria prescrita, enquanto o último oferece a flexibilidade geométrica para lidar com microestruturas complexas. Este Projeto de Pesquisa Científica (AI) foi financiado pelo CNPq no âmbito do Edital CTPETRO/CNPq 17/2004 (processo no. 504479/2004-0), vigente de julho de 2005 a julho de 2007. O Relatório Técnico e Prestação de Contas associados a este Projeto foram aprovados pelo CNPq.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (0) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Rodrigo Penha Andrade Rocha - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro.

• 2003 - Atual

  Métodos Analítico-Numéricos Aplicados à Análise de Fenômenos de Transporte em Meios Multicomponentes e de Sistemas Térmicos, Descrição: Este Projeto de engenharia mecânica tem dois objetivos fundamentais: o estudo de fenômenos de transporte em meios multicomponentes e a análise e otimização de sistemas térmicos, ambos envolvendo simulações computacionais. Esses objetivos estão contemplados, respectivamente, nos Sub-Projetos I e II. O Sub-Projeto I trata do desenvolvimento e da aplicação de métodos analítico-numéricos (por ex., análise variacional acoplada a elementos finitos), para o estudo de fenômenos de transporte em meios multicomponentes. Computação paralela MIMD, no ambiente PVM ou MPI, pode ser empregada. A caracterização do comportamento termofluidodinâmico e macroscópico desses meios se realiza pelo cálculo numérico de suas propriedades efetivas. Exemplos de fenômenos importantes são condução de calor em materiais compósitos e escoamento e transferência de calor em meios porosos. O Sub-Projeto II trata do desenvolvimento de metodologias para análise, melhoramento e otimização de sistemas térmicos complexos utilizando os conceitos e técnicas da termoeconomia acoplados a programas simuladores de processos. Esta linha de pesquisa é relevante em face dos cada vez mais difíceis recursos energéticos e da crescente preocupação com o ambiente. Os objetivos específicos são, primeiramente, realizar a análise exergética do sistema (por ex., planta de cogeração) e, em seguida, efetuar a otimização termoeconômica. Os Sub-Projetos envolvem atividades de pesquisa e de orientação acadêmica (projetos finais, IC, dissertações de M.Sc. e teses de D.Sc.). Este Projeto de Pesquisa é financiado pelo CNPq desde 08/2003. O Projeto abrange concessões de auxílios pelo CNPq em várias modalidades - processos PQ 500086/2003-6, 306592/2006-1, 302725/2009-1, 303208/2014-7, IC 500915/2004-0, 501600/2007-8, 506355/2010-1, APV 450643/2013-1.. , Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (3) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (3) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Rodrigo Penha Andrade Rocha - Integrante / João Luiz Marcon Donatelli - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Alexandre dos Santos Cordeiro - Integrante / Gustavo Espíndula Mothci - Integrante / Antonio Carlos Pinto Pereira - Integrante / Ricardo de Sá Padilha - Integrante / Bruno da Silva Marques - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Marco Antonio Haikal Leite - Integrante / Alexandre Silva de Carvalho - Integrante / Rafael Frederico Mourão - Integrante., Financiador(es): Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Outra / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Bolsa / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Bolsa / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do RJ - Bolsa / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do RJ - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 73 / Número de orientações: 52

• 2002 - 2002

  Análise de Fenômenos de Transporte em Meios Porosos, Descrição: Este Projeto complementa e expande aquele sobre meios porosos fraturados desativado em 11/2001. Neste Projeto, o objetivo da pesquisa é o estudo de fenômenos de transporte em meios porosos em geral (e não apenas em meios fraturados), em que pode haver acoplamento dos comportamentos das fases fluida e sólida. Esta última pode sofrer deformação devida ao escoamento e a carregamentos externos - é o fenômeno da consolidação. Tradicionalmente, as equações macroscópicas que regem os fenômenos do escoamento e da consolidação são resolvidas por métodos clássicos, sendo as propriedades efetivas dados de entrada, obtidas empiricamente ou a partir de modelos fenomenológicos. A não-universalidade dessa abordagem pode levar a erros significativos. Hoje, há um esforço para se prever as propriedades efetivas (como permeabilidades e coeficientes elásticos) a partir da caracterização da microestrutura do meio de interesse e da solução das equações governantes em nível da meso e microscalas. A metodologia utilizada neste Projeto se baseia em métodos analítico-numéricos, ou híbridos, e em modelagem multiescala, de forma a levar em conta a microestrutura particular do meio poroso. Problemas macroscópicos de interesse podem ser resolvidos, por exemplo, pelo método dos elementos finitos ou por outras técnicas. Projeto de Pesquisa financiado pelo CNPq no âmbito do Edital CTPETRO/CNPq 01/2001 (processo no. 461436/2001-9), vigente de janeiro de 2002 a dezembro de 2002. O Projeto envolveu execução de atividades de pesquisa e de orientação acadêmica (especificamente, parte de uma tese de doutorado). O Projeto foi concluído e o Relatório Técnico e Prestação de Contas a ele associados foram aprovados pelo CNPq.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (0) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Rodrigo Penha Andrade Rocha - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro.

• 2000 - 2001

  Título: Análise de Fenômenos de Transporte em Meios Porosos Fraturados, Descrição: Este projeto objetiva o estudo de problemas de fenômenos de transporte em meios porosos fraturados, através da determinação de propriedades efetivas e da caracterização do comportamento termofluidodinâmico e macroscópico desses meios. Problemas típicos são o do escoamento, transferência de calor e dispersão em meios porosos fraturados; a solução bem-sucedida do problema do escoamento é pré-requisito para a solução dos problemas de transferência de calor e de dispersão. O entendimento desses fenômenos de transporte é um dos desafios mais instigantes da hidrologia subterrânea, devido à complexidade dos mecanismos de interação entre a matriz porosa e a rede de fraturas, às dificuldades técnicas na medição experimental de variáveis do escoamento e às heterogeneidades e não-linearidades inerentes principalmente a sistemas parcialmente saturados. Muitas questões importantes da engenharia de petróleo dependem da resolução adequada desses fenômenos. A abordagem proposta para o estudo desses problemas se baseia em métodos analítico-numéricos, ou híbridos. Projeto de Pesquisa financiado pelo CNPq no âmbito do Edital CTPETRO/CNPq 01/2000 (processo no. 468865/2000-4), vigente de dezembro de 2000 a novembro de 2001. O Projeto foi aprovado pelo CNPq mediante apresentação de um Relatório Técnico.. , Situação: Desativado; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (0) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Rodrigo Penha Andrade Rocha - Integrante / Roberto de Souza - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro.

• 1998 - 2003

  Metodologias de Termoeconomia Aplicadas à Otimização de Sistemas Energéticos, Descrição: O objetivo global deste projeto é o desenvolvimento de metodologias para análise, melhoramento e otimização de sistemas térmicos complexos utilizando os conceitos e técnicas da termoeconomia acoplados a programas simuladores de processos. Esta linha de pesquisa é muito relevante na atualidade em face dos cada vez mais difíceis recursos energéticos e a crescente preocupação com o meio ambiente. Os objetivos específicos são, primeiramente, realizar a análise exergética do sistema térmico estudado (por ex., planta de geração de potência, condicionamento de ar ou refrigeração) e, em seguida, combinar essa análise com uma otimização termoeconômica. Assim, pretende-se determinar racional e quantitativamente a distribuição dos custos de produção dentro do sistema, identificar os equipamentos críticos para o seu desempenho e, ainda, estabelecer um critério para a divisão dos custos entre os diversos produtos finais. A otimização de sistemas térmicos vem assumindo, nacional e internacionalmente, um progressivo destaque na engenharia térmica. Dada a complexidade cada vez maior sob a qual a análise e a otimização dos processos e equipamentos devem ser realizadas, torna-se fundamental desenvolver e sistematizar métodos de análise, melhoramento e otimização eficientes. Neste aspecto, a termoeconomia, ou exergoeconomia, apresenta-se como uma ótima ferramenta, podendo incorporar metodologias para tratamento de incertezas e multi-objetivos. A termoeconomia é o ramo da engenharia que combina análise exergética e princípios econômicos para fornecer ao projetista ou ao operador de um sistema, informações não disponíveis através de análises energéticas e avaliações econômicas convencionais, cruciais para se obter boas relações custo-benefício. Assim, a termoeconomia pode ser definida como minimização de custo auxiliada pela análise exergética. Recursos da FUJB/UFRJ (proc. 8491-3) permitiram a compra do simulador IPSEpro, Versão 3 (SimTech, Áustria).. , Situação: Desativado; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (0) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / João Luiz Marcon Donatelli - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Alexandre dos Santos Cordeiro - Integrante / Gustavo Espíndula Mothci - Integrante / Tadeu Campos da Silva - Integrante., Financiador(es): Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Outra / Fundação Universitária José Bonifácio - Auxílio financeiro / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Bolsa., Número de produções C, T & A: 2 / Número de orientações: 4

• 1997 - 2003

  Métodos Analítico-Numéricos e Computação Paralela Aplicados à Análise de Fenômenos de Transporte em Meios Multicomponentes Randômicos, Descrição: Este Projeto objetiva o desenvolvimento e a aplicação de métodos analítico-numéricos, como por exemplo a análise variacional acoplada ao método dos elementos finitos, e de técnicas de computação paralela MIMD, no ambiente PVM ou MPI, para o estudo de fenômenos de transporte em meios multicomponentes ordenados ou randômicos. A caracterização do comportamento termofluidodinâmico e macroscópico desses meios se realiza através da determinação numérica, serial ou paralela, de suas propriedades efetivas. Exemplos de fenômenos importantes na engenharia são condução de calor em materiais compósitos, escoamento, dispersão e transferência de calor em meios porosos e sedimentação de partículas. O Projeto envolve execução de atividades de pesquisa e de orientação acadêmica (projetos finais, iniciação científica, teses de mestrado e doutorado). Projeto Integrado de Pesquisa (AI) financiado pelo CNPq (processos nos. 521002/1997-4 e 350928/1997-5), vigente desde agosto de 1997 e renovado por três vezes consecutivas até julho de 2003. Também, este Projeto foi financiado pelo CNPq no âmbito do Edital Universal CNPq 01/2001 (processo no. 474901/2001-7), vigente de dezembro de 2001 a novembro de 2002. Todos os Relatórios Técnicos e Prestações de Contas associados a este Projeto foram aprovados pelo CNPq.. , Situação: Desativado; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (0) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (3) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Rodrigo Penha Andrade Rocha - Integrante / Silvia da Costa Hirata - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Bolsa / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do RJ - Bolsa / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 19 / Número de orientações: 6

• 1997 - 1999

  Computação Paralela e Métodos Analítico-Numéricos Aplicados à Análise de Fenômenos de Transporte em Meios Multicomponentes, Descrição: Projeto de Auxílio à Pesquisa (APQ1) financiado pela FAPERJ (processo no. E-26/170.889/97) e vigente de 01 de setembro de 1997 a 31 de agosto de 1999. O Projeto foi aprovado pela FAPERJ mediante apresentação de um Relatório Técnico. O Projeto envolveu a execução de atividades de pesquisa e de orientação acadêmica (projetos finais, iniciação científica, teses de mestrado) na área de fenômenos de transporte em meios multicomponentes (materiais compósitos, meios porosos) objetivando caracterizar o comportamento termofluidodinâmico e macroscópico desses meios através da determinação numérica, serial ou paralela, de suas propriedades efetivas.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (4) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (4) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Alexandre Dallalana - Integrante / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Rodrigo Penha Andrade Rocha - Integrante / Leandro Bastos Machado - Integrante / Bruno Jesus da Costa - Integrante / Alan Zaragoza Labes - Integrante / Silvia da Costa Hirata - Integrante / Erico Fagundes Anicet Lisboa - Integrante., Financiador(es): Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do RJ - Bolsa / Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do RJ - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 9 / Número de orientações: 9

Projetos de desenvolvimento

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação / Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro / Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração., Número de produções C, T & A: 13

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação / Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro / Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - Atual

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Em andamento; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro.

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro / Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração / Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - Atual

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Em andamento; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 2

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro / Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro / Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - Atual

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Em andamento; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 2

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação / Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração / Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - Atual

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Em andamento; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 2

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro / Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração / Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - Atual

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Em andamento; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 2

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro / Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração / Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - Atual

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Em andamento; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 2

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro / Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração / Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - Atual

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Em andamento; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 3

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro / Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro / Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - Atual

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Em andamento; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 3

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação / Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração / Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - Atual

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Em andamento; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 3

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro / Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro / Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - 2017

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação / Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração / Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - 2017

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante.Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante.Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante.Financiador(es): Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação / Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante.Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração / Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - 2017

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação / Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração / Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - 2017

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro / Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro / Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - 2017

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro / Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro / Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - 2017

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB© (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação / Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro / Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração., Número de produções C, T & A: 13

• 2015 - 2017

  Simulação Numérica do Escoamento e Cinética Química das Reações de Gaseificação de Biomassa em Reatores de Leito Fluidizado, Descrição: Globalmente, o objetivo deste Projeto de P&D é estudar o complexo fenômeno da gaseificação de biomassa em reatores de leito fluidizado, de forma a se poder prever com precisão satisfatória para engenharia a composição do gás de síntese produzido quando uma dada vazão de biomassa é introduzida no gaseificador. Mais especificamente, objetiva-se implementar e resolver uma modelagem completa do escoamento reativo com mecanismo cinético para as etapas de pirólise, gaseificação e combustão da biomassa estudada. O foco do projeto está no bagaço de cana-de-açúcar. A modelagem é construída dentro dos domínios da mecânica do contínuo para todas as fases do escoamento reativo e culmina com a formulação de um problema diferencial de valor de contorno. Para a solução do modelo do escoamento reativo serão realizadas simulações computacionais utilizando uma abordagem de dinâmica dos fluidos computacional (CFD). O resultado tecnológico esperado é uma primeira metodologia computacional, embasada cientificamente, para predição da composição do gás de síntese produzido pela gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-19016, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0096779.15.9 datado de julho de 2015 e com vigência oficial de 24 meses. Foi elaborado, e aprovado, um Relatório Técnico (08/2015) até o presente.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (1) Doutorado: (1) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Andréa Teixeira Leiroz - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5

• 2012 - 2014

  Predição das Características do Produto Final de um Processo de Gaseificação de Bagaço de Cana em Gaseificador de Leito Fluidizado Empregando Modelagem e Simulação, Projeto certificado pela empresa Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz em 06/11/2012., Descrição: A modelagem para simulação e predição de desempenho da gaseificação de biomassa ainda se encontra em uma fase incipiente, devido à complexidade dos processos envolvidos, os quais envolvem escoamento bifásico gás-sólido, transferência de calor e de massa, pirólise de biomassa, reações homogêneas na fase gasosa e heterogêneas gás-sólido. Adicionalmente, a maior parte dos trabalhos tem sido desenvolvida para carvão. No caso de biomassa, a celulose e a hemicelulose têm seu próprio comportamento térmico, tal que modelos com maior capacidade preditiva para este combustível são desejados. Esse Projeto de P&D objetiva investigar a gaseificação de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado borbulhante utilizando simuladores especializados, especificamente CSFMB (Comprehensive Simulator of Fluidized and Moving Bed equipment) e MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges). O primeiro se baseia em modelos fenomenológicos e é capaz de fornecer informações sobre condições operacionais de diversos equipamentos, incluindo gaseificadores para carvão e biomassa. O segundo é um programa de CFD aberto para descrever a hidrodinâmica, transferência de calor e massa e reações químicas em sistemas multifásicos sólido-líquido. Adicionalmente nesse Projeto serão também empregadas redes neuronais para simular o processo de gaseificação, as quais fornecem um modelo de complexidade reduzida, apropriado para uso em estudos de otimização. Esse é o Projeto COPPETEC PEM-14112, vinculado ao Programa P&D regido pela ANP, financiado pela PETROBRAS S.A. através do Termo de Cooperação 0050.0071415.11.9 datado de dezembro de 2011 e com vigência oficial de 24 meses, a qual foi prorrogada por 5 meses. Foram elaborados, e aprovados, cinco Relatórios Técnicos (01/2012, 09/2012, 02/2013, 09/2013, 05/2014) até o final da execução do Projeto em 05/2014.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Mestrado acadêmico: (5) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Albino José Kalab Leiroz - Integrante / Mauricio Bezerra de Souza Junior - Integrante / Amaro Gomes Barreto Junior - Integrante., Financiador(es): Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 3

• 2006 - 2008

  Implementação de Metodologia de Otimização Exergoeconômica Aplicada a Usinas Termelétricas, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-9487 - A demanda crescente pela conservação de energia estimula o desenvolvimento e aplicação de técnicas baseadas na segunda lei da termodinâmica. As técnicas exergoeconômicas combinam o conceito de exergia com economia e permitem, portanto, valorar de forma mais racional e com maior significado físico os diversos produtos de um sistema térmico. Neste sentido, a exergoeconomia fornece subsídios para a otimização do sistema, buscando-se um compromisso entre custo e eficiência com base nos custos e tecnologias correntes. Observa-se na prática, no entanto, que a maioria das ferramentas de análise e de otimização aplicáveis a sistemas térmicos ainda não considera os conceitos e técnicas exergoeconômicos em sua plenitude. Neste contexto, o objetivo deste Projeto é, primeiro, integrar computacionalmente uma metodologia exergoeconômica de análise e otimização paramétrica com um simulador de processos comercial e, em seguida, aplicar essa ferramenta integrada a uma usina termelétrica da PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O método exergoeconômico integrado ao simulador de processos ganha a vitalidade computacional necessária para tratar sistemas complexos. Na otimização paramétrica a planta tem configuração definida, porém o tamanho dos equipamentos e suas condições operacionais podem variar. A otimização paramétrica pode ser aplicada tanto na fase de projeto quanto na fase de operação de sistemas térmicos. Neste Projeto, a metodologia é utilizada para a otimização da operação da usina. Este Projeto está associado ao Projeto CEPEL DTE-1788/06, o qual foi contratado pela Gerência de Gás e Energia do CENPES e financiado pela PETROBRAS ? Petróleo Brasileiro S.A. O contrato CENPES-CEPEL foi assinado em março de 2006, com vigência oficial de 18 meses. O contrato CEPEL-COPPETEC foi assinado em maio de 2007. Foram elaborados, e aprovados, quatro Relatórios Técnicos (05/2006, 09/2006, 12/2006, 05/2008) até o final da execução do Projeto em 05/2008.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Coordenador / Carlos Frederico Trotta Matt - Integrante / Leonardo dos Santos Reis Vieira - Integrante / Roberta Galvão Rodrigues - Integrante / Alessandra Vieira Gramajo - Integrante / Vanessa Gonçalves Guedes - Integrante., Financiador(es): Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cooperação / Petróleo Brasileiro - Rio de Janeiro - Matriz - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5 / Número de orientações: 2

• 2001 - 2004

  Estudo Experimental e Modelagem de Perdas Energéticas em Aparelhos de Ar Condicionado, Descrição: Projeto COPPETEC PEM-2756 - Este Projeto de pesquisa e desenvolvimento (P&D) objetiva, em uma primeira instância, determinar a eficiência e as principais fontes de perdas energéticas de aparelhos de ar condicionado de parede em diferentes situações climáticas de carga, temperatura e umidade. Para esse fim, são realizados ensaios em ambiente controlado e, para auxiliar a interpretação dos dados experimentais, são desenvolvidos modelos simplificados da máquina térmica analisada. Em uma segunda instância, o projeto objetiva investigar, com o auxílio da modelagem matemática e de princípios físico-químicos, estratégias de modificações no projeto desses aparelhos para aumentar sua eficiência energética, bem como realizar uma análise de viabilidade econômica das estratégias propostas. Finalmente, o projeto visa implementar algumas dessas estratégias em aparelhos protótipos e, por meio de novos ensaios, determinar o aumento real de eficiência energética obtido. Projeto vinculado ao Programa 2001 de Pesquisa e Desenvolvimento do Setor Elétrico regido pela ANEEL, financiado pela LIGHT - Serviços de Eletricidade S.A., datado de outubro de 2001 e com vigência de 24 meses. Foram elaborados, e aprovados, treze Relatórios Técnicos (01/2002, 05/2002, 08/2002, 09/2002, 03/2003, 04/2003, 07/2003, 10/2003 (2), 11/2003, 01/2004 (2), 03/2004) até o final da execução do Projeto em 03/2004. Este Projeto é produto de uma colaboração interdisciplinar com os professores Cláudio L. Cesar (Instituto de Física/UFRJ) e Eduardo R. Mucciolo (Departamento de Física/PUC-RJ). O Prof. Cláudio L. Cesar é o responsável perante a LIGHT. Os ensaios deste Projeto são realizados no Laboratório de Transmissão e Tecnologia do Calor (LTTC) do Departamento de Engenharia Mecânica da EE/COPPE/UFRJ, em câmara térmica especialmente construída para esse fim.. , Situação: Concluído; Natureza: Desenvolvimento. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Manuel Ernani de Carvalho Cruz - Integrante / Claudio Lenz Cesar - Coordenador / Tadeu Campos da Silva - Integrante / Daniel M Silveira - Integrante / Eduardo de Rezende Mucciolo - Integrante / Philipe de Almeida Mota - Integrante., Financiador(es): Light Serviços de Eletricidade S A - Remuneração / Light Serviços de Eletricidade S A - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 13

Prêmios