Prêmio Petrobras de Tecnologia Engenheiro Antônio Seabra Moggi5ª Edição

INFORMATIVO • JUNHO DE 2011

Informativo 2011 3

O conceito de um grupo de pesquisa deve ser o de uma orquestra sinfônica:

cada integrante, tanto quanto possível, virtuoso

no seu campo.

ANTÔNIO SEABRA MOGGI”

“Ao chegar a sua quinta edição, o Prêmio Petrobras de Tecnologia passa a se chamar Engenheiro Antônio Seabra Moggi. Trata-se de uma justa e me-recida homenagem da Petrobras a um dos seus mais importantes pioneiros. Com isso, desejamos reforçar, para as novas gerações, o exemplo e os ensinamentos deixados por este profi ssional exemplar, o primeiro superin-tendente do Centro de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo Américo Mi-guez de Mello, o Cenpes, que também traz em seu nome uma homenagem a outro importante pioneiro, responsável pela criação do Cenpes quando exercia a função de Diretor da Companhia.

A visão estratégica e a ousadia desses pioneiros contribuíram de modo deci-sivo para a trajetória percorrida pela Petrobras, da sua fundação aos dias de hoje, quando somos reconhecidos como uma das maiores e mais importan-tes corporações da área de energia do mundo. Em decorrência das decisões e ações dos doutores Leopoldo e Moggi, a inovação tecnológica é conside-rada pela Petrobras como um valor essencial para o crescimento contínuo e sustentável de nossa Companhia e para o desenvolvimento do país.

Essa edição do prêmio também ocorre no momento em que temos em cur-so, no Brasil, a construção de um dos principais polos de pesquisa e desen-volvimento do mundo no setor de energia. Esse movimento materializa-se com a expansão das instalações do Cenpes e com a intensa e crescente cooperação tecnológica com fornecedores e com a comunidade nacional de ciência e tecnologia. Temos hoje nas nossas universidades e institutos de pesquisa diversos laboratórios que estão entre os mais modernos do mundo nas suas respectivas áreas de atuação. Vemos fl orescer centros tecnoló-gicos dos mais importantes fornecedores de bens e serviços, nacionais e internacionais, atuantes na área de petróleo, gás e energia. Cada um destes espaços é um celeiro de inovações. A atuação sinérgica e integrada desses atores e da Petrobras não somente vai contribuir para a solução de alguns desafi os tecnológicos como principalmente vai elevar o Brasil à condição de um dos mais relevantes polos tecnológicos desse século, com benefícios para toda a sociedade.

O Prêmio Petrobras de Tecnologia Engenheiro Antônio Seabra Moggi é um dos mais importantes elos entre a Petrobras e as universidades brasileiras. E ganha ainda mais importância nesse novo contexto. Com satisfação, re-gistramos que, em suas cinco edições, já premiamos 122 trabalhos, con-tando com a participação de 200 instituições de 24 estados. Com grande expectativa, temos a ambição de avançar ainda mais, utilizando o Prêmio como elemento, também, de aproximação entre o ambiente de ciência e tecnologia e o ambiente empresarial, com ênfase notadamente nos nossos fornecedores de bens e serviço.

Carlos Tadeu da Costa FragaGerente Executivo do Centro de Pesquisase Desenvolvimento da Petrobras

Trabalhos Premiados

Tecnologia de Energia

Informativo 20114

Plataforma monocoluna geradora de energia limpa

A procura por fontes renováveis de energia é um as-sunto que está em grande discussão hoje em dia. Pro-duzir energia sem prejudicar o ambiente é obter mais qualidade de vida e mais oferta de recursos básicos ao mundo. Os mares e oceanos possuem uma quan-tidade praticamente inesgotável de energia que está disponível na forma de vento, correnteza, marés e on-das. Para a absorção da energia advinda das ondas, foi proposto um sistema que consiste de uma plata-forma do tipo monocoluna com um cilindro localizado

em seu moonpool. A incidência de ondas nestas unidades faz com que cada unidade responda com movimentos diferentes. Esta diferença é responsável por criar um movimento relativo entre as unidades, utilizado com o intuito de gerar energia através da atuação em um mecanismo hidráulico conectado através de turbinas a um gerador de eletricidade. Para o estudo da geração de energia, foi proposto um modelo computacional capaz de auxiliar nas fases iniciais do projeto nas quais é necessário defi nir, por exemplo, o dimensionamento das unidades, dos equi-pamentos e subsistemas. O modelo computacional do funcionamento do sistema foi desenvolvido em ambiente MATLAB® e utilizou, como base para compor o equacionamento dinâmico do sistema, coefi cientes obtidos com o código WAMIT®. A este modelo foi inserido o efeito da ancoragem e posteriormente o efeito do sistema hidráulico sobre movimento das unidades. A partir deste modelo, foram projetados: a geometria das unidades, o sistema de amarração, o sistema hidráulico de conversão de energia, além de subsistemas como o conjunto de baterias responsável por armazenar parte da energia. Sendo assim o trabalho concluiu a etapa inicial de detalhamento do projeto de um sistema capaz de absorver energia das ondas, apresentando resultados positivos que apontam na efi ciência do uso desta fonte de energia.

Modelagem matemática dimensionamento e avaliação econômica de uma unidade industrial de produção de etanol de segunda geração

Neste trabalho foi realizada uma avaliação técnico-econômica da produção de etanol de segunda ge-ração a partir de bagaço de cana via pré-tratamento com vapor d’água e hidrólise enzimática, sendo es-tudado o impacto de diferentes condições de pro-cessamento no preço mínimo de venda do etanol (PMVE) produzido. Para alcançar os objetivos pro-postos, o trabalho foi separado em três partes, a primeira para o estudo matemático das reações químicas e bioquímicas envolvidas no processo, a segunda para o dimensionamento dos principais equipamentos do processo e a terceira para a avaliação econômica do projeto. Os resultados obtidos neste trabalho permitiram concluir que o sistema reacional proposto para a hidrólise enzimática e a efi ciência das enzimas ainda devem ser melhorados visando, principalmente, à redução dos custos de investimento e o aumento dos rendimentos de hidrólise a fi m de tornar o processo competitivo.

GRADUAÇÃO

AutoriaDaniel Prata Vieira

Co-autoriaAna Luisa Orsolini

OrientaçãoAndré Luis Condino Fujarra

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO - USP

MESTRADO

AutoriaMarcelo Brant Wurthmann Saad

OrientaçãoAdilson Roberto Gonçalves

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO - USP

Trabalhos Premiados

Tecnologia de Exploração

Informativo 2011 5

Espectroscopia de refl ectância (vnir-swir) aplicada à detecção e identifi cação de hidrocarbonetos em subtratos contaminados: uma referência para a caracterização de exsudações e vazamentos in situ a partir de imagens de S.R. multiespectrais e hiperespectrais

As propriedades de refl ectância espectral de misturas de substratos de composição e granulometrias diversas (solos quart-zosos, argilosos, carbonáticos, gibsíticos), impregnados com óleos (ºAPIs 43.2, 19.2, 27.5) e derivativos, foram analisadas por técnicas de sensoriamento remoto no intervalo do Infravermelho-Próximo e de Ondas-Curtas do espectro eletromagnéti-co, utilizando-se o espectrorradiômetro FieldSpec/Hi-Resolution. Feições de absorção características, somadas às variações das assinaturas espectrais, permitiram a identifi cação de padrões singulares nas respostas espectrais, refl exo da diferença composicional entre os hidrocarbonetos (HCs) e composição e granulometria do substrato impregnado. A posição e intensi-dade das feições de absorção espectral permitiram, respectivamente, a caracterização individual dos HCs e a determinação da sua abundância nas misturas. Estas feições podem, consequentemente, ser utilizadas para diferenciar os HCs e para a

determinação qualitativa/quantitativa dos mesmos nos subs-tratos impregnados. A biblioteca espectral inédita constituída nessa pesquisa e os resultados alcançados têm aplicação relevante na identifi cação de solos impregnados com HCs exsudados naturalmente, uma noção extensível a situações de vazamentos em dutovias e refi narias. O estudo demons-trou que é possível diagnosticar a composição dos HCs e sua concentração no solo utilizando sensores remotos, o que pode ser atingido com a tecnologia atualmente disponível a partir de sensores ultraespectrais (portáteis), hiperespectrais (aeroportados) e multiespectrais (orbitais).

Produção de hidrogênio a partir do acetol em catalisadores de níquel suportados

A geração de energia a partir de biomassa é um proces-so que vem sendo usado na substituição de combustíveis fósseis e consequente diminuição da emissão de gases danosos para o ambiente. Assim, a biomassa vem sendo utilizada como fonte para produção de energia limpa já que o hidrogênio (H2) não produz os gases tóxicos e emi-te vapores de água que são considerados não-poluentes perto dos citados. O desenvolvimento da técnica de gera-ção de H2 a partir de biomassa é um fator relevante, pois trata-se de uma fonte de combustível limpa, utilizando recursos renováveis, o que a torna interessante tanto do ponto de vista econômico quanto do ponto de vista ambiental. As principais tecnologias utilizadas são: a gaseifi cação e a pirólise da biomassa. No caso da pirólise, além do gás, é produzido também um líquido chamado de bio-óleo que pode, também, ser utilizado para a produção de H2. Assim, para esse estudo, foi escolhido o acetol como molécula modelo para a produção do H2, já que este composto é um dos principais constituintes da fração solúvel do bio-óleo produzido a partir da pirólise rápida do bagaço da cana-de-açúcar, biomassa abundante no Brasil. Este trabalho visa realizar um estudo sistemático de forma a defi nir o efeito da natureza do suporte na conversão do acetol a H2 em catalisadores de Ni suportado em Al2O3, CeO2, MgO e ZrO2. O estudo do mecanismo de reação foi realizado através de duas técnicas: espectroscopia na região do infravermelho por refl ectância difusa (DRIFTS) - onde a reação de oxidação parcial do etanol e acetona auxiliaram na interpretação dos resultados da reação de reforma oxidativa do acetol - e reação superfi cial a temperatura programada (TPSR) - utilizando a reação de reforma oxidativa do acetol para auxiliar na interpretação dos resultados de DRIFTS.

DOUTORADO

AutoriaAna Paula Mauro Gonçalves BarandasCo-autoriaFabio Bellot NoronhaOrientaçãoFabio Barboza Passos

UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE - UFF

GRADUAÇÃO

AutoriaRebecca Del Papa Moreira Scafutto

OrientaçãoCarlos Roberto De Souza Filho

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS - UNICAMP

Tecnologia de Gás

Fibras de óxido de cério obtidas por electrospinning aplicadas na combustão catalítica de metano

Fibras do compósito polivinil pirrolidona e acetilace-tonato de cério foram preparadas utilizando a técnica de electrospinning. Fibras de óxido de cério e fi bras de óxido de cério dopadas com diferentes porcen-tagens de cobre foram obtidas após o tratamento térmico deste compósito. As fi bras foram caracteri-zadas por BET (Brunauer–Emmett–Teller), TG/ATD, DRX (Difração de Raios X)e MEV (microscopia ele-

trônica de varredura). A atividade catalítica das fi bras obtidas foi medida para a reação de combustão de me-tano e ar sintético em várias temperaturas. Foram acompanhadas as variações de concentração dos gases de combustão NOx, CxHy, CO e CO2. O aumento da temperatura de tratamento térmico diminuiu a cristalinidade da céria, responsável pela atividade catalítica. O tipo de tratamento térmico, as fases cristalinas presentes e a área superfi cial afetam as propriedades físicas, químicas e catalíticas das fi bras de óxido de cério.

Nova tecnologia para remoção de CO2 e H2S do gás natural aplicando contactores com membranas

Uma nova tecnologia aplicando membranas pode ser empregada para a remoção de gases ácidos presentes no gás natural, aumentando a efi ciência do processo e reduzindo custos com equipamentos. O dióxido de carbono e o sulfeto de hidrogênio têm sido um problema no setor petroquímico, pois os mesmos, em presença de umidade, geram ácidos que corroem tubulações e equipamentos. A tecnolo-gia convencional emprega absorventes líquidos que removem preferencialmente estes contaminantes, tipica-mente em colunas de recheio, que ocupam grande volume. As membranas de fi bras ocas têm sido utilizadas para promover o contato gás-líquido de forma não dispersiva, evitando problemas de inundações e formação de espumas, comumente observadas em colunas de recheio. Este trabalho avaliou o uso de membranas compos-tas e microporosas, como fi bras ocas, na remoção de gases ácidos do gás natural. A montagem de um sistema em escala de bancada para avaliar os efeitos das variáveis de processo foi realizada. Os principais resultados experimentais indicaram a maior efi ciência no processo utilizando contactores com membranas compostas para a remoção de CO2 e H2S, devido principalmente à diminuição do efeito do molhamento da membrana, que reduz a transferência de massa através da matriz polimérica.

MESTRADO

AutoriaRafael Aislan Amaral

OrientaçãoCristiano Piacsek Borges

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO - UFRJ

GRADUAÇÃO

AutoriaRaquel Pereira Reolon

OrientaçãoCarlos Pérez Bergmann

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL - UFRGS

Trabalhos Premiados

Informativo 20116

Trabalhos Premiados

Informativo 2011 7

Tecnologia de Logística e de Transporte de Petróleo, Gás e Derivados

Desenvolvimento de compósitos poliméricos com adição de marcadores magnéticos para aplicações em dutos para transporte de petróleo e seus derivados

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de compósitos poliméricos com adição de marcadores mag-néticos visando aplicações em dutos de compósitos po-liméricos que permitam a inspeção através de pigs que utilizem sensores magnéticos. Discos de compósitos de fi bra de vidro/poliéster foram produzidos com adição de partículas de ferrita de bário e ferrita de estrôncio. Enta-lhes foram introduzidos nestas amostras em locais pré-determinados e as distorções de campo magnético produzidas pelos defeitos foram detectadas através de um equipamento desenvolvido para este fi m. As partículas de ferrita foram caracterizadas pelas técnicas de difração de raios X (DRX), fl uorescência de raios X (FRX) e medida de área superfi cial específi ca (BET). A dispersão das partículas de ferrita na matriz polimérica foi analisada através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados deste trabalho sugerem que a técnica proposta tem grande potencial para permitir a inspeção de dutos de compósitos poliméricos utilizando pigs magnéticos.

Parafusos superelásticos de ligas com memória de forma para aumentar a confi abilidade em juntas fl angeadas de sistemas de extração e transporte de petróleo e gás

Neste trabalho, foi desenvolvido o conceito de parafusos superelásticos de ligas de Cu-Al-Ni e NiTiCu com efeito memória visando aumentar a confi abilidade em juntas fl angeadas de sistemas de extração e transporte de petróleo, seus derivados e gás natural. Através dos resultados experimentais apresentados, pode-se observar que o parafuso superelástico, quando comparado a um convencional, tem propriedades bastante interessantes no que se refere à recuperação de deformações impostas, podendo suportar níveis de carga mais elevados que um parafuso de

aço. Além disso, uma das ligas escolhidas para a fabri-cação do parafuso superelástico tem como base o cobre, tornando-a ideal para uma futura produção comercial, devido ao seu reduzido custo de obtenção e também a facilidade de lhe submeter a processos de fabricação de larga escala, como forjamento e laminação. Este produto inovador pode revolucionar as uniões fl angeadas do setor de petróleo e gás, garantindo que a união parafusada não irá romper subitamente em serviço devido à presença do fenômeno superelástico conferido ao parafuso pelos ma-teriais avançados utilizados.

MESTRADO

AutoriaLuiz Fernando Alves Rodrigues

Co-autoriaGabriel Dias Travassos

OrientaçãoCarlos José de Araújo

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - UFCG

GRADUAÇÃO

AutoriaAna Paula Pereira Fulco

OrientaçãoJosé Daniel Diniz Melo

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE - UFRN

GRADUAÇÃO

AutoriaMariana Rodrigues França

OrientaçãoTheodoro Antoun Netto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO - UFRJ

Trabalhos Premiados

Informativo 20118

Tecnologia de Perfuração e de Produção

Estudo e desenvolvimento de nova técnica de reparo de dutos

A integridade estrutural de dutos representa um fa-tor importante na confi abilidade do transporte de gás natural e de petróleo e seus derivados. Defeitos como perda de espessura da parede por corrosão, trincas, riscos e amassamentos são encontrados em campo após inspeções realizadas nas linhas. Os amassamentos são causados principalmente por re-cuo de rochas, escavações não autorizadas ou inte-ração entre solo gasoduto/oleoduto. Este artigo ava-lia um novo método de reparo de dutos que garante a transmissão efetiva da carga do duto para o reparo

através de tensões compressivas obtidas com a aplicação de um fi o enrolado de forma helicoidal com uma tração controlada. Foram realizados testes em escala real com dutos de 18 polegadas em amostras contendo amassamentos agudos tipo “kinked” com 10% de profundidade. As amostras de gasodutos danifi cados foram reparadas por esta nova técnica antes de serem submetidos aos testes. A técnica aplicada propõe reduzir efe-tivamente os efeitos causados pela pressão interna nos dutos, visando garantir a vida em fadiga. Os resultados obtidos comprovam a efetividade do reparo e a validade da metodologia de cálculo adotada.

Análise estrutural de diferentes concepções de tubo para contenção de areia

Tubos telados utilizados na contenção de areia es-tão submetidos a esforços mecânicos e a pressões de trabalho durante a instalação do sistema ou du-rante a própria vida produtiva do poço. Este traba-lho avalia a resistência ao colapso de tubos base furados que conferem resistência mecânica ao con-junto telado. A eventual falha desse conjunto pode inviabilizar a produção de um poço com drásticas consequências econômicas. Os impactos da razão diâmetro-espessura, ovalização inicial, espaçamen-to axial e circunferencial entre furos e do diâmetro dos furos na resistência ao colapso do tubo são apresen-tados. Para tanto, foram ensaiados tubos íntegros e furados em câmara hiperbárica. Os resultados foram posteriormente avaliados por modelagem numérica não-linear e por modelagem analítica (mecanismo das quatro rótulas). O estudo mostra que o diâmetro do furo e o espaçamento axial entre furos são os parâmetros de infl uência signifi cativa na resistência ao colapso de tubos base furados. Um fator de correção apresentado pela modelagem analítica se mostrou efi ciente ao ser aplicado à resistência ao colapso de tubos sem furos para estimar a pressão de colapso de tubos base furados.

DOUTORADO

AutoriaGabriel Alejandro Tarnowski

Co-autoriaLeandro Vanz de Andrade e Gabriel Petry

OrientaçãoTelmo Roberto Strohaecker

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL - UFRGS

Separação total de gás na produção de poços direcionais bombeados

Os processos de produção de petróleo exigem desen-volvimentos tecnológicos constantes, ainda mais agora com a descoberta do Pré-sal, uma nova reserva de pe-tróleo, potencialmente de alta qualidade. O processo de separação de gás no fundo de poços direcionais bombe-ados não é exceção. A presença de gás livre a montante da bomba é uma das maiores limitações dos sistemas de bombeio, por acarretar cavitação e falhas dinâmicas nos equipamentos. Não obstante o conhecimento deste problema, grande parte das pesquisas atuais está sendo direcionada ao estudo da máxima fração de gás livre permissível a montante da bomba para uma operação satisfatória. O presente estudo propõe uma mudança de paradigma, deste modo o mesmo tem por objetivo garantir a separação total de gás livre a montante da bomba através do uso de um separador do tipo shroud invertido em tubulação inclinada. Um critério de separação total de gás e uma modelagem fenomenológica são apresentados. Confi gurações geométricas, propriedades termofí-sicas dos fl uidos e condições de operação representam as variáveis de entrada do modelo. O modelo foi validado qualitativamente com dados de água-ar e óleo-nitrogênio obtidos da literatura. Uma validação quantitativa e ajuste também foram realizados a partir de dados coletados num separador piloto shroud invertido próprio, com ar e água como fl uidos de trabalho. Os resultados do modelo são mapas de separação total de gás em função das condições de operação. Apesar de o modelo ter sido ajustado para água e ar, os resultados são fenomenologicamente vali-dos e a modelagem facilmente adaptável para fl uidos de fenomenologia semelhante; por exemplo, óleo de baixa viscosidade como os presentes no Pré-sal. A abordagem apresentada poderia assistir na otimização e dimensio-namento de sistemas de bombeio submerso na produção de poços direcionais de petróleo.

Ajuste de modelos de simulação de reservatórios apoiado por algoritmos genéticos e geoestatística de múltiplos pontos

Na área de Exploração e Produção de petróleo, o estudo minucioso das características de um reservatório é impe-rativo para a criação de modelos de simulação que representem adequadamente as suas propriedades petrofísicas. A disponibilidade de um modelo bem ajustado é fundamental para a obtenção de previsões acertadas acerca da produção do reservatório, pois a qualidade dessa informação impacta diretamente a tomada de decisões geren-ciais. Todavia, a tarefa de ajustar essas propriedades se traduz em um problema de otimização extremamente com-plexo, onde o número de variáveis envolvidas é tão maior quanto maior for a quantidade de blocos que compõem a malha do modelo de simulação. Na maioria das vezes esses ajustes envolvem processos empíricos que demandam

elevada carga de trabalho do especialista e, para auxi-liá-lo, este trabalho apresenta a pesquisa e o desenvol-vimento de um modelo computacional, que combina as técnicas de Algoritmos Genéticos e Geoestatística Mul-tiponto, para a otimização de propriedades em modelos de reservatórios. Os resultados obtidos demonstram a robustez e a confi abilidade da solução proposta, uma vez que, diferentemente das abordagens tradicional-mente adotadas, foi capaz de gerar modelos que não apenas proporcionam um ajuste adequado das curvas de produção, mas também que respeitam as caracte-rísticas geológicas do reservatório.

DOUTORADO

AutoriaEugênio da Silva

OrientaçãoMarco Aurélio Cavalcanti Pacheco

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO

PUCR I O

Trabalhos Premiados

Informativo 2011 9

MESTRADO

AutoriaLuis Enrique Ortiz VidalOrientaçãoOscar Mauricio Hernandez Rodriguez

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO - USP

Trabalhos Premiados

Tecnologia de Preservação Ambiental

Estudo de materiais para o desenvolvimento do módulo de fl utuabilidade

ROV (Remoted Operated Vehicle) é um veículo su-baquático para observação, principalmente em águas profundas, operado remotamente a partir da superfície. Sua utilização é bastante ampla, para uso comercial /offshore, militar e científi co. O fl utuador é uma das par-tes essenciais para o bom funcionamento do ROV, seu desenvolvimento é uma das partes mais delicadas e críticas, pois além de diminuir a massa aparente da es-trutura do ROV, auxiliando no controle da fl utuabilidade

e estabilidade do mesmo na água, ele precisa resistir às condições de serviço do meio subaquático. O objetivo desse projeto de pesquisa é o estudo de materiais para o desenvolvimento do módulo de fl utuabilidade do mini-robô submarino. Foram estudados os seguintes materiais: poliestireno expandido (EPS), espuma de poliuretano (PU), espuma de polietileno, elementos de reforço e resina poliéster para a realização do revestimento. Foram realizados estudos da absorção de água nos polímeros, em diferentes meios aquosos, ensaios de empuxo, efeito da geome-tria dos corpos de prova, ensaio hidrostático, ensaio de compressão uniaxial e revestimento polimérico. O EPS foi o material de melhor comportamento nos ensaios de absorção de água nos diferentes meios aquosos e ensaios de empuxo, os corpos de prova em forma de placa absorveram mais água que os em forma de cubo devido sua maior área de contato. Foi possível o desenvolvimento do fl utuador a base de material compósito para o ROV, sua com-posição é fabricada com os seguintes materiais: EPS + madeira 4mm + tecido de fi bra de vidro + resina poliéster.

Catalisadores de Cu (II) ou Fe (III) suportados em TiO2 - atividade no abatimento de emissões de óxidos de nitrogênio

Foram preparados catalisadores de óxido de Cu (II) e Fe (III), suportados em titânia, e verifi cado seu efeito na atividade para o abatimento de óxido nítrico, princi-pal constituinte da família de NOx, entre 150 e 700°C. NOx tem potencial altamente poluidor do meio am-biente e implicações no efeito estufa. Dados de DRX (Difratometria de raios X), RTP-H2 (Redução com hi-drogênio à temperatura programada) e DRS-UV-VIS (refl ectância difusa no ultravioleta visível) evidencia-ram a presença de óxido de cobre (II) e óxido de ferro (III) nos catalisadores de Cu/TiO2 e Fe/TiO2, respectivamen-te. As espécies de ferro (III), apesar de possuírem maiores temperaturas de redução que o cobre (II), foram mais ativas no abatimento de óxido nítrico e mais seletivas à formação de N2. O catalisador de ferro (III) mostrou, ain-da, maior resistência à presença de SO2 e vapor de água, o que torna esse tipo de catalisador altamente atraente para ser aplicado no abatimento de emissões de NOx, em ambientes industriais e, em particular, em unidades de regeneração do catalisador do processo FCC (craqueamento catalítico fl uídico) nas refi narias de petróleo, onde as temperaturas de operação são de 700° C ou maiores.

MESTRADO

AutoriaCristiane Alves Sierra Pereira

OrientaçãoErnesto Antonio Urquieta González

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS - UFSCAR

GRADUAÇÃO

AutoriaAdauto Rodrigues de Carvalho Neto

OrientaçãoNadège Sophie Bouchonneau da Silva

UNIVERSIDADE DE FORTALEZA - UNIFOR

Informativo 201110

Trabalhos Premiados

Tecnologia de Produtos

Desenvolvimento de aditivos nanoestruturados para melhorar o desempenho de ligantes asfálticos

Em 2010 o Brasil bateu o recorde de produção de asfalto, com 2,8 milhões de toneladas. O Programa de Ace-leração do Crescimento vem puxando esta demanda. Os ligantes asfálticos atendem de maneira satisfatória a grande parte das situações. No entanto, o volume e a magnitude das cargas de tráfego sofreram um aumento significativo nos últimos anos, exigindo esforços na busca de novas tecnologias. Nanocompósitos formados por polímeros e argilas organicamente modificadas têm a vantagem de melhorar o comportamento dos as-faltos, além do potencial para retardância de chama, que reduz a emissão de voláteis. Em sintonia com os avanços na química, física e engenharia de materiais, neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de aditi-

vos nanoestruturados para melhorar o desempenho de ligantes na pavimentação. Através dos ensaios reoló-gicos, verificou-se um efeito positivo na elasticidade e na resistência à deformação quando da incorporação do nanocompósito. A adição de argila reduz o teor de polímero, o que representa uma economia substancial, dado que o asfalto com polímero hoje no país pode custar 60% a mais que o asfalto puro. Os resultados desta pesquisa abrirão um campo amplo de materiais com a possibilidade de torná-los competitivos no mer-cado para fins de aplicação.

Detector de contaminação de poços artesianos por gasolina

A contaminação de poços artesianos, proveniente do derramamento de gasolina, em postos de combustíveis, tem se constituído um grave problema nos centros ur-banos do país. Os constituintes da gasolina são subs-tâncias consideradas cancerígenas, que prejudicam o sistema nervoso central, e podem causar leucemia. As técnicas utilizadas para neutralizar os efeitos da conta-minação não impedem o uso acidental da água conta-minada, uma vez que vários anos são necessários para que a qualidade original da mesma seja restabelecida. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sis-tema detector desse tipo de contaminação, composto, basicamente, de um sensor, confeccionado de uma liga com memória de forma de Ti-Ni, e um dispositivo de monitoramento e envio de sinais à distância, através de microcon-troladores. Poliestireno foi utilizado como elemento de disparo do sensor. Um protótipo foi desenvolvido e testado. A adição de 10 ml de gasolina num tubo de 100 mm de diâmetro foi capaz de disparar o sensor em aproximadamente 5s. Volumes maiores de 30 ml são capazes de disparar o sensor em menos de 2s. Esses resultados comprovaram a efi ciência do sistema no monitoramento da contaminação.

DOUTORADO

AutoriaElson Miranda SilvaCo-autoriaJadeilson Santana Bezerra Ramos OrientaçãoSeverino Urtiga Leopoldino Filho

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO - UFPE

GRADUAÇÃO

AutoriaThais Ferreira Pamplona

OrientaçãoSandra de Aguiar Soares

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ - UFC

Informativo 2011 11

Efeito do silício de antiespumantes nos catalisadores de HDT

A γ-Alumina é uma fase de baixa temperatura da alumi-na, Al2O3, e já é estabelecida como um importante ma-terial em muitos processos industriais, atuando como adsorvente, catalisador e suporte. O polidimetilsiloxa-no (PDMS) é um polímero misto de material orgânico e inorgânico com fórmula geral [(CH3)2SiO]n que além de várias aplicações, tem sido utilizado atualmente na indústria do petróleo como um agente antiespumante. O problema da desativação de catalisadores suporta-dos em γ-Alumina pelo contato com o agente anties-pumante PDMS, principalmente durante o processo

de hidrotratamento (HDT), já foi reportado na literatura. Este trabalho apresenta um estudo teórico realizado com cálculos ab initio de estrutura eletrônica dos estágios iniciais da quimissorção dissociativa de fragmentos oriundos da decomposição do PDMS sobre a superfície do suporte do catalisador de HDT, a γ-Alumina. Modelos estruturais foram propostos a partir dos quais foi possível realizar uma análise termodinâmica dos processos, considerando alguns oligômeros oriundos da degradação do polidimetilsiloxano (PDMS).

Um melhor entendimento de risers de FCC pela simulação trifásica e tridimensional de reatores em escala industrial

O craqueamento catalítico fl uido (FCC) é um dos processos de maior importância da indústria petro-química, já que converte as frações pesadas pro-venientes da destilação do petróleo, em produtos de maior valor comercial, como gasolina, GLP e diesel. Atualmente, com aumento da demanda por combustíveis fósseis e a redução na extração de óleos convencionais, o aperfeiçoamento do pro-cesso de FCC vem se tornando essencial para as refi narias. Dessa forma, o presente estudo tem o objetivo de entender melhor o escoamento no interior de reatores de FCC, visando melhorar a performance do proces-so. Foram realizadas simulações trifásicas e tridimensionais desses reatores, em escala industrial, nas quais diversos fenômenos, como transferência de calor entre as fases, vaporização das gotículas de óleo e reações heterogêneas de craqueamento, foram modelados conjuntamente. Os resultados deste estudo mostraram que o escoamento possui características altamente não-uniformes, indicando a necessidade do uso de mo-delos tridimensionais. Além disso, pôde-se observar que tanto o uso de diferentes confi gurações geométricas para o reator, quanto a modelagem ou não do fenômeno de vaporização da carga, altera as características do escoamento, infl uenciando no rendimento das reações. Em geral, foi ressaltada a importância do uso de modelos mais sofi sticados nas simulações de reatores de FCC.

MESTRADO

AutoriaAry Rodrigues Ferreira Junior

OrientaçãoAlexandre Amaral Leitão

UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA - UFJF

DOUTORADO

AutoriaGabriela Cantarelli Lopes

OrientaçãoJosé Roberto Nunhez

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS - UNICAMP

Trabalhos Premiados

Tecnologia de Refino e Petroquímica

Informativo 201112

Tecnologia de Segurança e Desempenho Operacional

Sistema integrado para auxílio à análise de incidentes

O aumento contínuo das restrições de segurança opera-cional de plantas industriais gerou um forte aumento da instrumentação digital dessas plantas. Assim, é comum a disponibilização on-line no nível de supervisão de cen-tenas de variáveis de processo, alarmes e eventos. En-tretanto, as ferramentas computacionais disponíveis no mercado atualmente não trabalham de forma integrada com essas diversas fontes de dados, o que difi culta so-bremaneira a sua utilização em ambientes industriais, que por natureza são bastante heterogêneos. Ademais, como são ferramentas proprietárias, seus algoritmos não estão disponíveis publicamente. Além disto, apresen-tam ambientes de confi guração bastante limitados, difi cultando a absorção e nacionalização de conhecimento e a incorporação de novos algoritmos e técnicas mais elaboradas, notadamente relacionadas com diagnóstico de anomalias. Assim, deste trabalho foi concebido um ambiente computacional modular para desenvolvimento de aplicações de forma rápida e robusta na área de suporte à operação de processos na área de petróleo e gás. Esse ambiente permite a integração de forma natural das diversas fontes de dados disponíveis usualmente em ambien-tes de automação industrial. Para validar a proposta foi desenvolvida uma aplicação na área de análise incidente, que visualiza de forma integrada dados de variáveis de processos com dados de alarmes e eventos.

Desenvolvimento de um perfi lômetro óptico a laser para inspeção da integridade geométrica do interior de dutos

A necessidade de medir com riqueza de detalhes a geometria de superfícies internas de tubos de refi narias, visando identifi car principalmente a presença de regiões corroídas e amassamentos, motiva o desenvolvimento de um novo sistema óptico de perfi lometria. Este trabalho envolve o desenvolvimento de uma completa solu-ção de perfi lometria interna baseada em um sensor óptico a laser existente, capaz de medir a geometria de

uma secção circular de tubo por vez. Para a criação do perfi lômetro foi necessário o desenvolvimento de um sistema de monitoração do seu deslocamento e dispa-ro de medições de perfi l (para cada secção), que são concatenados por software. Foi desenvolvido também um software capaz de apresentar e analisar a medição realizada utilizando técnicas de realidade virtual. Es-sas ferramentas permitem explorar todo o potencial do sensor óptico a laser desenvolvido no Brasil, de modo a atender a demanda industrial de monitoração geomé-trica do interior de tubos.

MESTRADO

AutoriaJoão Ricardo Castro Melo

OrientaçãoArmando Albertazzi Gonçalves Júnior

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - UFSC

GRADUAÇÃO

AutoriaMarcelo Furtado Lima

OrientaçãoLuiz Affonso H. Guedes de Oliveira

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE - UFRN

Trabalhos Premiados

Informativo 2011 13

Detecção precoce de pequenos vazamentos em dutos de transporte de hidrocarbonetos a partir de bioindicadores e técnicas de sensoriamento remoto ultraespectral e hiperespectral

Esse trabalho compreendeu a aplicação de técnicas de sensoriamento remoto ultraespectral/hiperespectral no aprimoramento dos sistemas de detecção indireta de pequenos vazamentos em dutos de transporte de hidrocarbonetos. O objetivo do estudo foi verifi car a possibilidade de detecção espectral remota de altera-

ções botânicas relacionadas à presença de gasolina/diesel no solo, previamente a sua detecção visual abarcan-te. As espécies estudadas foram Brachiaria brizantha e Neonotonia wightii. O ensaio foi realizado em casa de vegetação e em campo experimental, nos quais contaminações controladas foram empreendidas buscando-se simular o sistema solo-vegetação de locais com vazamentos imperceptíveis pelos sistemas usuais de moni-toramento. Os estudos experimentais foram contrapostos a uma verifi cação real e operacional a partir de um levantamento aeroportado hiperespectral. Esse conjunto de dados foi processado através de algoritmos de indexação espectral. Os resultados indicaram que ambas as espécies desenvolveram alterações espectrais relacionadas à presença dos combustíveis no solo. Demonstrou-se que alterações específi cas no infravermelho de ondas curtas se relacionam especifi camente à presença dos hidrocarbonetos. Essas constatações inéditas na literatura potencializam a aplicação operacional destas técnicas de monitoramento fi no da malha dutoviária nacional, através de sensores remotos portáteis, aerotransportados ou orbitais, muitos dos quais atualmente disponíveis no Brasil mas inexplorados para essa atividade fi m.

PremiaçãoAo autor de cada trabalho, ao seu orientador e à instituição em que atuam, são concedidos os troféus do Prêmio Petrobras de Tecnologia Engenheiro Antônio Seabra Moggi como símbolo da importância atribuída pela Petrobras à pesquisa. O Conselho Nacional de Desenvolvimento Científi co e Tecnológico (CNPq), órgão ligado ao Ministério de Ciência e Tecnologia, confere aos vencedores bolsas de estudos para elaboração de teses de mestrado, dou-torado ou pós-doutorado em instituições de ensino superior nacionais, de acordo com a sua formação acadêmica. Além disso, a Petrobras oferece prêmios em dinheiro aos autores dos trabalhos vencedores, no valor de R$ 20 mil na categoria doutorado, R$ 15 mil na categoria mestrado e R$ 10 mil na categoria graduação, e os professores orientadores dos premiados em cada tema/categoria recebem o mesmo valor obtido pelo aluno autor, como taxa de bancada, para aplicação no laboratório ou departamento da instituição acadêmica a que pertencem. Com esse prêmio, a Petrobras reforça o seu papel de estimuladora das atividades científi cas e tecnológicas no país.

www.petrobras.com.br/premiotecnologia

DOUTORADO

AutoriaGiuliana Clarice Mercuri Quitério

Co-autoriaLucíola Alves Magalhães

OrientaçãoCarlos Roberto De Souza Filho

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS - UNICAMP

lom.br/premiotecnologia

Trabalhos Premiados

Informativo 201114

Centro Universitário da Fundação Educacional Inaciana Pe. Sabóia de MedeirosCentro Universitário de Araraquara - UNIARACentro Universitário do Distrito Federal - UDFEscola de Economia de São Paulo - FGVFaculdade de Tecnologia Antônio Adolpho Lobbe - SENAI-SPFaculdade de Tecnologia FAESA - CET-FAESAFaculdade do Centro Leste - UCLInstituto de Matemática Pura e Aplicada - IMPAInstituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPENInstituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia - IFBAInstituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Espírito Santo - IFESInstituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão - IFMAInstituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte - IFRNInstituto Militar de Engenharia - IMEInstituto Nacional de Pesquisas da Amazônia - INPALaboratório Nacional de Computação Científi ca - LNCCObservatório Nacional - ONPontifícia Universidade Católica de Minas Gerais - PUC MinasPontifícia Universidade Católica do Paraná - PUC-PRPontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro - PUC RioPontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul - PUCRSUnião Metropolitana Para o Desenvolvimento da Educação e Cultura - UNIMEUniversidade Católica de Pernambuco - UNICAPUniversidade de Brasília - UnBUniversidade de Caxias do Sul - UCSUniversidade de Fortaleza - UNIFORUniversidade de Franca - UNIFRANUniversidade de São Paulo - USPUniversidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJUniversidade do Estado do Rio Grande do Norte - UERNUniversidade do Vale do Rio dos Sinos - UNISINOSUniversidade Estácio de Sá - UNESAUniversidade Estadual de Alagoas - UNEALUniversidade Estadual de Campinas - UNICAMPUniversidade Estadual de Ponta Grossa - UEPGUniversidade Estadual do Ceará - UECEUniversidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro - UENFUniversidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - UNESP

Universidade Federal da Bahia - UFBAUniversidade Federal da Paraíba - UFPBUniversidade Federal de Campina Grande - UFCGUniversidade Federal de Goiás - UFGUniversidade Federal de Itajubá - UNIFEIUniversidade Federal de Juiz de Fora - UFJFUniversidade Federal de Lavras - UFLAUniversidade Federal de Mato Grosso do Sul - UFMSUniversidade Federal de Minas Gerais - UFMGUniversidade Federal de Pelotas - UFPELUniversidade Federal de Pernambuco - UFPEUniversidade Federal de Santa Catarina - UFSCUniversidade Federal de Santa Maria - UFSMUniversidade Federal de São Carlos - UFSCARUniversidade Federal de Uberlândia - UFUUniversidade Federal de Viçosa - UFVUniversidade Federal do ABC - UFABCUniversidade Federal do Amazonas - UFAM Universidade Federal do Ceará - UFCUniversidade Federal do Espírito Santo - UFESUniversidade Federal do Pará - UFPAUniversidade Federal do Paraná - UFPRUniversidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJUniversidade Federal do Rio Grande - FURGUniversidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRNUniversidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGSUniversidade Federal do Tocantins - UFTUniversidade Federal dos Vales dos Jequitinhonha e Mucuri - UFVJMUniversidade Federal Fluminense - UFFUniversidade Federal Rural de Pernambuco - UFRPEUniversidade Federal Rural do Rio de Janeiro - UFRRJUniversidade Federal Rural do Semi-Árido - UFERSAUniversidade Gama Filho - UGFUniversidade Metodista de Piracicaba - UNIMEPUniversidade Regional de Blumenau - FURBUniversidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões - URIUniversidade Salvador - UNIFACSUniversidade Santa Cecília - UNISANTAUniversidade Santa Úrsula - USUUniversidade São Judas Tadeu - USJTUniversidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPRUniversidade Veiga de Almeida - UVA

Instituições Participantes