IES - Dissertaçãohttp://dspace.unila.edu.br/123456789/51192024-03-28T08:00:07Z2024-03-28T08:00:07ZIncineração como rota tecnológica para aproveitamento energético dos resíduos sólidos gerados no município de Foz do Iguaçu, Estado do Paraná.Agüero Dominguez, Cristhian Rolandohttp://dspace.unila.edu.br/123456789/78862024-03-13T15:23:45Z2024-01-01T00:00:00ZIncineração como rota tecnológica para aproveitamento energético dos resíduos sólidos gerados no município de Foz do Iguaçu, Estado do Paraná.
Agüero Dominguez, Cristhian Rolando
A gestão e tratamento de resíduos sólidos representa um grande desafio para as gestões
municipais no Brasil. Existe uma tendência de crescimento gradual no volume de geração per
capita nos próximos anos, devido a um acelerado aumento da produção industrial, urbanização
e crescimento demográfico. O objetivo dessa pesquisa foi avaliar o a proposta da incineração
como rota tecnológica para tratamento de resíduos sólidos e o potencial de aproveitamento
energético associado a este processo. Para tanto, a metodologia se baseou no levantamento de
informações técnicas e dados referentes ao panorama histórico e atual da gestão dos resíduos
no Brasil e a nível municipal, caracterizando o volume gerado durante o período de 2014 a
2022, os quais foram obtidos a partir de documentos emitidos por órgãos oficiais do Estado e
empresas particulares responsáveis pela limpeza urbana. Uma estimativa de geração futura foi
realizada, verificando o crescimento gradual para os próximos anos. O Poder calorífico inferior
médio foi calculado com base em aproximações das frações que compõem o resíduo sólido do
município e a média nacional, resultando num valor de 2.179 kcal/kg. A partir disto, foi
realizado o dimensionamento de uma usina de geração de energia baseado no método Waste-to-
energy pelo processo de incineração, definindo uma operação de 4320 horas anuais da planta,
resultando numa potência elétrica mensal disponibilizada na rede de 2.419.200 kWh, capaz de
suprir a demanda de energia elétrica de aproximadamente 14.521 residências no município de
Foz do Iguaçu. Os parâmetros de viabilidade socioambiental mostraram uma receita
equivalente a R$ 2,77 milhões anuais, assim como um valor de investimento inicial aproximado
de R$ 45 milhões para a instalação da planta de incineração, que conforme a análise econômica,
terá uma Taxa Interna de Retorno igual a 32% e tempo de recuperação de investimento de 4
anos e 2 meses, tornando a proposta favorável.
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação Interdisciplinar em Energia e Sustentabilidade da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Mestra em Energia e Sustentabilidade.
2024-01-01T00:00:00ZReuso da água, recuperação de calor residual e cogeração com termogeradores em destiladores Pilsen.Ferreira, Wagnerhttp://dspace.unila.edu.br/123456789/78742024-02-29T15:49:40Z2024-01-01T00:00:00ZReuso da água, recuperação de calor residual e cogeração com termogeradores em destiladores Pilsen.
Ferreira, Wagner
O homem, ao longo de sua história, sempre demandou uma elevada necessidade por fontes
energéticas, o que o levou a uma era onde há a intensa exploração de recursos naturais, hídricos e o
uso de combustíveis fósseis em larga escala. Atualmente com aproximadamente 80 % da demanda
energética mundial sendo suprida por esses combustíveis, surgiu um intenso debate sobre a
utilização dos mesmos e as restrições de sustentabilidade dos atuais padrões de uso destes a longo
prazo. Esses questionamentos têm levado a busca por novas alternativas energéticas, mais eficientes
e sustentáveis. Uma das alternativas que tem sido amplamente explorada é a recuperação de calor
residual. Com uma estimativa de que se desperdiça entre 20% e 50% de energia térmica na
indústria, desenvolveram-se métodos para recuperar e reutilizar a mesma. Um desses métodos é a
cogeração de eletricidade com o uso de termogeradores (TEG), que quando são alimentados com
calor utilizam o efeito Seebeck para gerar eletricidade. Os pontos mais relevantes no uso desse
método é a geração de eletricidade sem a presença de peças mecânicas móveis, não produzirem
subprodutos nocivos ao meio ambiente durante seu funcionamento, terem vida útil longa e
funcionarem em uma faixa de temperatura ampla. O objetivo desse trabalho é o desenvolvimento e
estudo de um sistema para reuso da água, recuperação da energia térmica residual e cogeração de
eletricidade com TEG em destiladores de água tipo Pilsen. Foi construído um sistema para
recircular a água no destilador Pilsen e recuperar a energia térmica residual presente na mesma.
Determinou-se o ponto de vazão ideal do destilador, a qualidade da água que entra e circula no
sistema e implementou-se os tratamentos necessários para que esta atenda aos requisitos
estabelecidos pela portaria nº 888/21 do Ministério da Saúde (MS), que trata dos padrões de
potabilidade da água. Foi analisado o potencial de cogeração de energia elétrica a partir da energia
térmica residual presente no efluente, além de determinar as características do dispositivo de troca
de calor entre a água e o módulo termoelétrico. Foram avaliadas as características do módulo
termoelétrico, o comportamento do sistema bem como sua eficiência na recuperação e geração de
energia elétrica. Também realizou-se um estudo dos aspectos de viabilidade econômica da
aplicação do sistema. Os resultados demonstraram que a energia térmica residual recuperada ficou
em uma taxa próxima ao da literatura consultada, ou seja, obteve-se uma taxa de recuperação de
energia térmica residual de 60%. Quanto ao reuso dos recursos hídricos do sistema, verificou-se que
é possível reutilizar 100% dos mesmos. Já o rendimento das pastilhas Seebeck ficaram em 6,5%,
muito abaixo da faixa de rendimento de 11% a 14%, como esperada. Porém, mesmo com o baixo
rendimento na conversão de energia térmica em energia elétrica, o estudo de viabilidade econômica
demonstrou que a implantação do sistema proposto de reuso de água e cogeração de eletricidade é
viável. Portanto, o sistema desenvolvido pode ser replicado, possibilitando que usuários do sistema
de destilação de água tipo Pilsen economizem recursos hídricos e cogerem eletricidade com a
energia térmica residual presente no efluente.
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação Interdisciplinar em Energia e Sustentabilidade da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Mestra em Energia e Sustentabilidade.
2024-01-01T00:00:00ZDimensionamento de um sistema para fornecimento de energia elétrica e água de qualidade para o atendimento a comunidades isoladas na Amazônia (kit Amazônia).Torres, Norah Nadia Sánchezhttp://dspace.unila.edu.br/123456789/78542024-02-12T15:49:36Z2023-01-01T00:00:00ZDimensionamento de um sistema para fornecimento de energia elétrica e água de qualidade para o atendimento a comunidades isoladas na Amazônia (kit Amazônia).
Torres, Norah Nadia Sánchez
A desigualdade e a falta de serviços básicos são problemáticas que afetam algumas regiões da Amazônia. Entre esses serviços, a energia elétrica e a água são consideradas essenciais para a qualidade de vida, mas ainda são muito escassos. Em alguns casos, a ausência desses serviços básicos traz consigo problemas que afetam a saúde, o bem-estar e o desenvolvimento do ser humano. Neste contexto, este projeto propõe desenvolver o estudo do dimensionamento de um sistema, que seja modular e expansível, para geração de energia elétrica com armazenamento de energia off grid e para bombeamento solar flutuante para atendimento de residências unifamiliares de ribeirinhos em comunidades isoladas na Amazônia. O método do trabalho inicia com o levantamento de dados da média dos índices de irradiação mínimos e máximos das cidades no Amazonas, seguido pela estimativa de crescimento populacional, a estimativa de consumo de energia e a estimativa de consumo de água, considerando o número de pessoas por residências. É apresentado o projeto conceitual realizado para iniciar o dimensionamento dos sistemas. Para o sistema fotovoltaico isolado, são utilizadas as bases do portal da CRESESB para o dimensionamento; e para o sistema de bombeamento solar flutuante é realizado o dimensionamento e seleção do flutuador. Para a validação e otimização dos sistemas são utilizados os softwares System Advisor Model (SAM) e HOMER PRO, seguidos pela elaboração dos diagramas unifilares e 3D. Assim, obtemos como resultados o projeto de um sistema capaz de abastecer as necessidades das residências unifamiliares, com um excedente para dias com falta de sol ou para manutenção, o qual é armazenado em um banco de 4 baterias de lítio, proporcionando uma autonomia em torno de 16 horas por bateria. Para o sistema de bombeamento, é selecionado um flutuador de material de PVC e são analisados três cenários, considerando a altura e vazão proporcionadas pelo fabricante; os cenários são simulados variando a distância linear do reservatório em relação ao local de captação de água e a variação do diâmetro das tubulações. Concluindo, em um Kit Amazônia modular e expansível, capaz de adaptar-se às necessidades da comunidade e com fácil manutenção dos sistemas. Os sistemas trabalham com tecnologias renováveis para atender os serviços de água e energia elétrica, o qual preenche uma lacuna significativa na literatura encontrada na pesquisa, ao oferecer uma solução limpa, sustentável e acessível para melhorar a qualidade de vida, reduzir a dependência de fonte de energias não renováveis.
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação Interdisciplinar em Energia e Sustentabilidade da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Mestra em Energia e Sustentabilidade.
2023-01-01T00:00:00ZFilmes à base de BiVO4 E Fe2O3 para produção de hidrogênioMartins, Icoana Laís Leitão Mascarenhashttp://dspace.unila.edu.br/123456789/78232024-01-10T15:29:30Z2023-01-01T00:00:00ZFilmes à base de BiVO4 E Fe2O3 para produção de hidrogênio
Martins, Icoana Laís Leitão Mascarenhas
A preocupação com à emissão de gases de efeito estufa se deve principalmente pelo fato do uso de combustíveis fósseis (petróleo, gás natural e carvão) para a conversão de energia. Dentre os mecanismos existentes para geração de energia, a luz solar tem atraído a atenção para o armazenamento ou produção de energia, por oferecer um caminho promissor para a redução de gases poluentes. A energia solar pode ser utilizada para a produção de hidrogênio via processo fotoeletroquímico que a partir da eletrólise decompõe a molécula de água em hidrogênio e oxigênio. Este sistema, têm o potencial de ser mais eficiente, por integrar os componentes de absorção da luz e decomposição da água em um único dispositivo. Desta forma, materiais semicondutores têm se tornado promissores para serem utilizados nas células fotoeletroquímicas, dentre os quais, o vanadato de bismuto (BiVO4) em fase cristalina monoclínica e o ferro na fase hematita (α-Fe2O3), tem se destacado por ter resposta sensível à luz, baixo custo de produção, estabilidade e disponibilidade na natureza. O objetivo desta pesquisa é obter e caracterizar filmes à base de BiVO4 (BV), α-Fe2O3 (F) e BiVO4/α-Fe2O3 (BVF) e analisar sua resposta fotoeletroquímica. Os materiais na forma de pó foram preparados pelos métodos da precipitação e hidrotermal. Os filmes BV, F e BVF foram depositados, via espalhamento mecânico dos pós, em um substrato condutor transparente e comercial. Os resultados da difração de raios X mostram que os pós: F e BV têm os difratogramas para a fase hematita e estrutura monoclínica, respectivamente. Já BVF ambas as fases (hematita e BiVO4) estão presentes. A morfologia é de aglomerados com diferentes tamanhos de partícula. As medidas fotoeletroquímicas dos filmes com janela de potencial de -0,55 a 0,85 V com velocidade de varredura de 50 mV.s-1 dos filmes, mostraram densidades de corrente de 3,43 e 15,17μA.cm-2 em 1,23 V vs.RHE para FTO/BV e FTO/BVF, respectivamente. A composição BiVO4/α-Fe2O3 apresentou resposta 5 vezes superior, quando comparado aos materiais isolados. Com base nos resultados obtidos, a resposta fotoeletroquímica dos filmes analisados FTO/BV e FTO/BVF se aproximam de valores encontrados na literatura para a produção de gás hidrogênio. Se espera que este trabalho possa contribuir na continuidade de pesquisas futuras para a produção de hidrogênio.
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação Interdisciplinar em Energia e Sustentabilidade da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Mestra em Energia e Sustentabilidade.
2023-01-01T00:00:00Z