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dc.creatorMaciel, Guilherme Queirós de Araújo-
dc.date.accessioned2026-07-24T13:36:34Z-
dc.date.available2026-07-24T13:36:34Z-
dc.date.issued2026-07-02-
dc.identifier.citationMACIEL, Guilherme Queirós de Araújo. Projeto e maximização de desempenho de um reator de gaseificação com sistema de craqueamento de alcatrão. 2026. 141 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.561pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/49042-
dc.description.abstractAiming to meet global greenhouse gas emission reduction targets, solutions related to wasteto- energy recovery have gained prominence for enabling the monetization of an environmental liability. Among the available methods to achieve this purpose, the gasification process stands out due to the versatility of the generated synthesis gas (syngas), which can be applied in thermal and electrical power generation, as well as the production of hydrogen and other synthetic fuels. To carry out this process, the reactor must ensure a controlled atmosphere where the waste is thermally conditioned. Aiming to increase system efficiency, the design and the fluid dynamics and structural simulations were conducted using Siemens NX, Ansys Fluent, ANSYS Rocky, and MATLAB software. The objective was to design an optimized gasifier capable of mitigating condensable tar by increasing the filtration efficiency and the average gas residence time inside it. To this end, a computational study was performed through fluid dynamics simulations of high-temperature (800 °C) cyclones connected in series inside the reactor. For these simulations, several geometric alterations that dictate the behavior of these cyclones were tested, namely: pressure drop, filtration efficiency, and average residence time. These variables present a trade-off among themselves, which must be balanced to allow the formation of a clean syngas. Once the cyclone configuration was determined, a recirculation system for gas and filtered particles operating under the Venturi effect was added to its base. This mechanism considerably increased the filtration efficiency of the cyclones by scaling up their cut-off diameter, allowing them to capture nanometric particles, with the cyclone combination showing an overall efficiency of 100%. Furthermore, it extended the gas residence time inside the gasifier to 40.6 seconds, which, according to the scientific literature, contributes to mitigating condensable tar in the reactor. Additionally, a thermal study was conducted for modeling the outer shell, along with kinematic and structural simulations for developing an inspection door. Finally, a simulation of the behavior of the internal components subjected to a pressure of 0,2 bar and a temperature of 800 °C was carried out, identifying stress concentration points and displacements that could affect the structural integrity of the reactor.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.description.sponsorshipFinep - Financiadora de Estudos e Projetospt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.subjectGaseificaçãopt_BR
dc.subjectGasificationpt_BR
dc.subjectCiclonept_BR
dc.subjectCyclonept_BR
dc.subjectGás de Síntesept_BR
dc.subjectSyngaspt_BR
dc.subjectCFDpt_BR
dc.subjectCFDpt_BR
dc.subjectMEFpt_BR
dc.subjectFEMpt_BR
dc.titleProjeto e maximização de desempenho de um reator de gaseificação com sistema de craqueamento de alcatrãopt_BR
dc.title.alternativeDesign and performance maximization of a gasification reactor with a tar cracking systempt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.contributor.advisor-co1Santos, Marcelo Braga dos-
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4411235950329370pt_BR
dc.contributor.advisor1Carvalho, Solidônio Rodrigues de-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8943889945992814pt_BR
dc.contributor.referee1Souza, Francisco José de-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1257320066520278pt_BR
dc.contributor.referee2Silva, Ana Lúcia Fernandes de Lima e-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/1409326746785723pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8399656092391341pt_BR
dc.description.degreenameDissertação (Mestrado)pt_BR
dc.description.resumoVisando o cumprimento de metas globais de redução de emissões de gases de efeito estufa, soluções relacionadas à recuperação energética de resíduos ganham destaque por possibilitar a monetização de um passivo ambiental. Dentre os métodos disponíveis para alcançar esse propósito, o processo de gaseificação sobressai pela versatilidade do gás de síntese gerado, que pode ser aplicado na geração de energia térmica e elétrica, além da produção de hidrogênio e outros combustíveis sintéticos. Para a realização desse processo, o reator deve garantir uma atmosfera controlada onde o resíduo seja condicionado termicamente. Com o objetivo de aumentar a eficiência do sistema, o projeto e as simulações fluidodinâmicas e estruturais foram conduzidas por meio dos softwares Siemens NX, Ansys Fluent, ANSYS Rocky e MATLAB. O objetivo consistiu em projetar um gaseificador otimizado capaz de mitigar o alcatrão condensável, a partir do aumento da eficiência de filtragem e do tempo médio de residência do gás em seu interior. Para tanto, realizou-se um estudo computacional por meio de simulações fluidodinâmicas de ciclones em alta temperatura (800 °C) associados em série no interior do reator. Para essas simulações, foram testadas diversas alterações geométricas que ditam o comportamento desses ciclones, a saber: a perda de carga, a eficiência de filtragem e o tempo médio de residência. Essas grandezas promovem um trade-off entre si, o qual precisa ser balanceado para permitir a formação de um gás de síntese limpo. Com a configuração dos ciclones determinada, adicionou-se à sua base um sistema de recirculação de gás e partículas filtradas operando sob o efeito Venturi. Esse mecanismo aumentou consideravelmente a eficiência de filtragem dos ciclones com uma alteração de escala em seu diâmetro de corte, passando a capturar partículas nanométricas, sendo que a associação dos ciclones apresentou uma eficiência global de 100%. Além disso, o recirculador estendeu o tempo médio de residência do gás no interior do gaseificador para 40.6 segundos, o que contribui segundo a literatura científica para mitigar o alcatrão condensável no reator. Adicionalmente, foi conduzido um estudo térmico para a modelagem da carcaça externa, além de simulações cinemáticas e estruturais para o desenvolvimento de uma porta de inspeção. Por fim, realizou-se uma simulação do comportamento dos componentes internos submetidos à pressão de 0,2 bar e à temperatura de 800 °C, identificando-se pontos de concentração de tensão e deslocamentos que podem afetar a integridade estrutural do reator.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânicapt_BR
dc.sizeorduration141pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOSpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS::ANALISE DE TENSOESpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALORpt_BR
dc.embargo.termsIII - Resultados de pesquisa que estão em processo de concessão de patentes, conforme anexos I e II do texto da dissertação.pt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.561pt_BR
dc.orcid.putcode221766401-
dc.crossref.doibatchid83bc2475-1ea6-42b2-a0f7-acdbfba15244-
dc.subject.autorizadoEngenharia mecânicapt_BR
dc.subject.autorizadoMecânica dos fluidospt_BR
dc.subject.autorizadoMeios de transferência de calorpt_BR
dc.subject.autorizadoGaseificaçãopt_BR
dc.description.embargo2028-07-02pt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.pt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 13. Ação contra a mudança global do clima - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos.pt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 11. Cidades e comunidades sustentáveis - Tornar as cidades e os assentamentos humanos inclusivos, seguros, resilientes e sustentáveis.pt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.pt_BR
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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