Autor: Universidade Federal do Rio de Janeiro

Título

      BIODIGESTORES EM PROPRIEDADES RURAIS: ESTUDO DE CASO DE CANTAGALO/RJ

Orientador(a)

Orientadora: Profa. Doutora Monique Amaro de Freitas Rocha Nascimento

Resumo

     Vive-se, no momento contemporâneo, o futuro que era considerado fantasioso ou pessimista, mas que já vinha sendo anunciado por estudiosos do meio ambiente, os impactos sofridos em decorrência das ações humanas. A crise energética se soma à crise hídrica e o lixo é uma equação sem solução pelas técnicas tradicionalmente utilizadas, implicando em contaminação do solo, do ar e dos mananciais, propagação de vetores e de doenças, deslizamento e escorregamento, alagamentos, entre outros problemas causados pelas alterações impensadas e irracionais do homem ao meio ambiente, promovendo desequilíbrio, desordem e destruição. Ao mesmo passo em que o homem começa a entender de fato que é indissociável do meio e sofre os danos causados a ele a médio e longo prazo, também se vê diante do risco de não ter mais energia suficiente para suas demandas eternamente crescentes, gerando necessidades em progressão geométrica para recursos naturais que conseguem supri-las em progressão aritmética, e a um altíssimo custo à saúde ambiental. A vida humana como a conhecemos se tornou literalmente insustentável ao planeta, em todos os sentidos. Em nome disso, o estudo traz uma das alternativas de produção de energia limpa, renovável e barata, abordando o biogás produzido a partir da ação de biodigestores sobre os dejetos de determinados animais criados em propriedades rurais. A proposta, abordada em uma revisão geral das partes integrantes do projeto, descritiva e qualitativa aplicada a um relato de caso, considera a produção de biogás para uso como gás de cozinha ou para conversão em energia elétrica para pequenas propriedades rurais, a baixo custo e com produção que se assume suficiente para o consumo da propriedade e venda de possíveis excedentes, para redução de despesas e ganhos que integrem a economia dessas famílias. A partir dos cálculos do projeto foi encontrado um valor de 3,7 m³ para o biodigestor, 3,0 m³ para o gasômetro, com isso irá gerar 90,0 m³ de biogás gerado ao mês, convertendo em GLP será 40,8 kg e de energia será de 129,5 kWh, podendo gerar uma economia de até R$314,00 mensais.

Abstract

      What we live, in the contemporary moment, is the future which had been considered pessimist, but which had also been announced by specialists on the environment and the impacts suffered from human actions. Energetic crisis is added to the hydric crisis, and trash is an equation without solution by the traditional alternatives, implying in the contamination of the soil, the air and the water, dissemination of vectors and diseases, earth slides, floods, among other problems given by unthoughtful and irrational changes made by men to the environment, causing disorder and destruction. At the same time as men start to understand themselves as inseparable from the environment, and to see that They suffer from the damages caused to the environment in mid and long term, they also see themselves in risk of running out of energy to supply their ever-growing demands, generating needs in geometrical progression that nature can supply in arithmetic progression, and at a very high cost to environmental health. Human life, as we know it, has become literally unsustainable to the planet, in every way. Thus, the herein essay brings one of the alternatives to the production of clean, renewable and low-cost energy, approaching the biogas produced by biodigestors from dejects of animals raised in farms. The project, supported by a qualitative and descriptive bibliographic review applied to a case report, considers the production of biogas for the use as kitchen gas, or for the conversion to electric energy for small farms, at a low cost and with enough production to supply the property consumption the sale of possible exceeds, for the cost of expenses and gains with integrate the economy of such families. From the project calculations, a value of 3.7 m³ for the biodigester was found, 3.0 m³ for the gasometer, which will generate 90.0 m³ of biogas generated per month, converting into LPG will be 40.8 kg and of energy will be 129.5 kWh, which can generate savings of up to R$314.00 per month.

Título

      GERAÇÃO DE BIOGÁS EM UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO COM REATOR UASB: avaliação dos benefícios econômicos e proposta de investimento através dos títulos verdes (green bonds)

Orientador(a)

Orientador: Prof. Conrado Vidotte Plaza

Resumo

    Em 2020, o marco do saneamento do Brasil foi atualizado e ampliado, resultando em investimentos crescentes no setor. No entanto, muito ainda há para se fazer, principalmente no que diz respeito ao tratamento de esgotos sanitários. O Reator UASB é um processo anaeróbio (sem presença de oxigênio) de tratamento de esgoto, que tem como objetivo principal a remoção da matéria orgânica dissolvida e em suspensão através de mecanismos biológicos. Durante o processo de decomposição da matéria orgânica do esgoto, acontece a liberação de um conjunto de gases, principalmente metano e dióxido de carbono, denominado de biogás. O biogás possui uma considerável capacidade de geração de calor e pode ser utilizado como fonte de energia, com o objetivo de reduzir os gastos com eletricidade nas ETEs e, ainda, reduzir o impacto ambiental associado à sua emissão no ambiente. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo analisar a viabilidade econômica da cogeração do biogás em três Estações de Tratamento de Esgoto hipotéticas, de pequeno, médio e grande porte, com Reator UASB. Para isto, a metodologia teve início com a avaliação do potencial de geração de biogás em cada ETE. Posteriormente, calculou-se o potencial energético de cada ETE e o possível lucro associado. Concluiu-se que, apesar do investimento inicial ainda ser alto, a geração de energia através do biogás proveniente do Reator UASB é economicamente viável. No entanto, a utilização do financiamento através dos títulos verdes (títulos de renda fixa utilizados na captação de recursos para financiar exclusivamente projetos sustentáveis), pode tornar os projetos de biogás viável técnico e financeiramente.

Abstract

      In 2020, the Brazilian sanitation legal framework was updated and expanded, resulting in growing investments. However, there is still a lot to be done, especially regard to the treatment of sanitary sewage. The UASB Reactor is an anaerobic (oxygen-free) sewage treatment process, that aim at the removal of dissolved and suspended organic matter through biological mechanisms. During the decomposition process of the sewage’s organic matter, a set of gases is produced and released at the atmosphere, among them methane and carbon dioxide. This set of gases, named biogas, has a considerable heat generation capacity and can be used as an energy source, with the objective of reducing electricity costs in the sewage treatment plants and the associated environmental impact. In this context, this work aimed to analyze the economic feasibility of biogas cogeneration from three hypothetical Sewage Treatment Plants (STP) with UASB Reactor: small, medium and large capacity. The methodology starts from the evaluation of the potential biogas generation for each STP. After that, the energy potential and associated profit for each STP was estimated. It was concluded that the generation of energy through biogas from the UASB Reactor is economically viable, despite the necessary high initial investments. However, the use of green bonds (fixed-income bonds used to raise funds to exclusively finance sustainable projects) can make the biogas projects technically and economically viable.

Título

      PROJETO ESTRUTURAL DE UM EDIFÍCIO RESIDENCIAL EM CONCRETO ARMADO

Orientador(a)

Orientador: Prof. Esdras Pereira de Oliveira. D. Sc.

Resumo

    A indústria da construção civil possui diversos métodos e técnicas construtivas que visam atender a demanda do mercado buscando garantir segurança e durabilidade para o produto final. O concreto armado é largamente empregado no mundo moderno para execução de estruturas devido as suas excelentes propriedades mecânicas, sua capacidade de ser moldado e seu excelente custo benefício. As propriedades mecânicas do concreto armado possuem forte dependência com seus constituintes, devido à natureza heterogênica do material. Com a finalidade de aprofundar os conhecimentos no dimensionamento de estruturas em concreto armado, foi desenvolvido este trabalho, que se baseia no dimensionamento estrutural de um edifício residencial de sete pavimentos. O sistema construtivo adotado foi o de pórticos em concreto armado, conhecido pela sua elevada rigidez. O tema foi escolhido para desenvolver e aprofundar os conceitos aprendidos durante as disciplinas de Estruturas cursadas ao longo da graduação em Engenharia Civil. Apoiado sobre a norma NBR 6118 (2014), este trabalho se referência na coletânea de livros do renomado professor ARAÚJO (2014) auxiliado pela utilização do software de análise estrutural Autodesk Robot Strctural Analisys e de cálculos manuais.

Abstract

      The construction industry has many methods and construction techniques that aim to meet the market demand while seeking to ensure safety and durability to the final product. The reinforced concrete is widely used in the modern world for the construction of structures due to its excellent mechanical properties, its ability to be cast into any shape and great cost-benefit ratio. The mechanical properties of reinforced concrete have strong dependency on its components due to the composite nature of the material. This work was developed with the goal of deepening the knowledge on the sizing of reinforced concrete structures. It is based on the structural sizing of a seven-floor residential building with the use of concrete frames, a method known for its great rigidity. The theme of this work was chosen to develop and deepen the concepts studied during the undergrad disciplines of Structures taken in the Civil Engineering course. Based on NBR 6118 (2014) and the collection of books from professor ARAÚJO (2014), this work makes heavy use of structural analysis software (Autodek Robot) and manual calculations.

Título

      IMPLEMENTAÇÃO DE UM PROJETO DE MELHORIA CONTÍNUA EM UMA EMPRESA DO SETOR AUTOMOBILÍSTICO

Orientador(a)

Orientador: Prof. Carlos Eduardo Lopes da Silva, D.Sc.

Resumo

    Este estudo descreve um projeto de melhoria contínua implementado em uma empresa do setor automobilístico com o objetivo de elevar a Taxa de Rendimento Global de cinco linhas de produção de válvulas eletrônicas. A metodologia utilizada foi baseada no método Total Productive Maintenance (TPM), além da utilização de diversas ferramentas como Diagrama de Pareto, Diagrama de Ishikawa, PDCA e 5 Porquês. Entre os desafios encontrados na implementação deste projeto, evidencia-se a dificuldade da identificação da causa raiz de um problema e da proposição das soluções num contexto real, a complexidade das linhas e a variabilidade e o dinamismo do sistema de produção. Em relação aos resultados alcançados, destaca-se que houve uma melhora expressiva na performance de quatro das cinco linhas de produção em que este projeto foi aplicado.

Abstract

     This study describes a continuous improvement project implemented in a company in the automotive sector with the objective of increasing the Overall Equipement Effectiveness of five electronic valve production lines. The methodology used was based on the Total Productive Maintenance (TPM) method, in addition to the use of several tools such as Pareto Diagram, Ishikawa Diagram, PDCA and 5 Whys. Among the challenges encountered in the implementation of this project, the difficulty of identifying the root cause of a problem and proposing solutions in a real context, the complexity of the lines and the variability and dynamism of the production system are highlighted. Regarding the results achieved, it is noteworthy that there was a significant improvement in the performance of four of the five production lines in which this project was applied.

Título

      PROBABILIDADE DE RUPTURA: UMA NECESSÁRIA ABORDAGEM COMPLEMENTAR PARA O DIMENSIONAMENTO GEOTÉCNICO DE ESTACAS

Orientador(a)

Orientador: Prof. Gustavo Vaz de Mello Guimarães, D.Sc.

Resumo

    O dimensionamento geotécnico de fundações superficiais e profundas, há muito tempo, segue uma linha tradicional de verificação de dois requisitos básicos: (i) segurança adequada com relação a ruptura e (ii) recalques compatíveis com a estrutura. A norma brasileira de fundações, NBR 6122/2019, preconiza esses dois requisitos e vai além, mencionando que as fundações superficiais têm que possuir um fator de segurança mínimo de 3 e as fundações profundas fator de segurança mínimo de 2, ambos com relação a ruptura. Naturalmente, a norma não estabelece um valor limite para os recalques, pois cada estrutura possui seu deslocamento admissível. Assim, é necessário, em cada projeto, que estes deslocamentos sejam compatibilizados com os recalques das fundações. Em 2017, o código de defesa do consumidor, no Art. 6º, publicou que: “o consumidor de produtos e serviços tem direito básico de tomar conhecimento da informação adequada e clara sobre os diferentes produtos e serviços, com especificação correta de quantidade, características, composição, qualidade e preço, bem como sobre os riscos que apresentem”. Em outras palavras, tornou-se importante uma análise do risco de falha (probabilidade de ruína/ruptura), dos produtos. Considerando que as fundações são produtos/serviços entregues a clientes o mercado de engenharia brasileiro se viu perante a uma nova abordagem a ser verificada nos projetos geotécnicos: probabilidade
de ruína/ruptura. Neste contexto, o presente trabalho apresenta a visão de alguns autores sobre o assunto e traz planilhas eletrônicas para um melhor entendimento do problema. Dois estudos de caso de estacas em obras são utilizados como exemplo a fim de facilitar o entendimento do assunto.

Abstract

     The geotechnical design of shallow and deep foundations follow a traditional structure of verification of two basic requirements: (i) enought safaty factors againt failure and (ii) compatible settlelments of foundations and structure. The Brazilian foundation standard, NBR 6122/2019, advocates these two requirements and goes further, mentioning that shallow foundations have to have a minimum safety factor of 3 and deep foundations minimum safety factor of 2, both in relation to failure. Indeed, the standard does not establish a limit value for the settlelments, because each structure has its permissible displacement. Therefore, it is necessary in each project that these displacements be compatible with the foundation swells. In 2017, the consumer protection rule, in Art. 6, published that: “the consumer of products and services has a basic right to become aware of the appropriate and clear information about the different products and services, with specification, quantity, characteristics, composition, quality and price, as well as the risks they present.” In other words, an analysis of the risk of failure (probability of ruin/rupture) of products has become important. Considering that foundations are products/services delivered to customers, the Brazilians engineerings has faced a new approach to be verified in geotechnical designs: probability of ruin/failure. Soo n, this research presents the view of some authors on the subject and brings spreadsheets for a better understanding of the problem. Two analisyes of several constructed piles are used as an example in order to facilitate the understanding of the subject.

Título

      ANÁLISE DA CURVA CARACTERÍSTICA DO SOLO POR DIFERENTES MÉTODOS DE ENSAIO

Orientador(a)

Orientadora: Profa. Graziella Maria Faquim Jannuzzi, D.Sc.

Resumo

    É fundamental para um maior entendimento do comportamento do solo não saturado, a determinação de sua curva característica, pois ela representa a capacidade do solo de reter água em diferentes valores de sucção. Foi proposto uma análise crítica sobre os resultados experimentais de diferentes métodos de ensaio para a determinação da curva característica do solo, com o intuito de contribuir para o estudo da mecânica dos solos não saturados. O presente trabalho foi realizado com amostras indeformadas do solo do Instituto de Engenharia Nuclear, localizado no campus da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Foram utilizados três métodos para obter a curva característica: Papel filtro, Câmara de Richards e método de evaporação pelo analisador HYPROP®. Apesar de a câmara de Richards ser o principal método utilizado por engenheiros agrônomos e pesquisadores para se obter a curva característica, devido a sua confiabilidade e altos níveis de pressão, o método necessita de um longo tempo de espera para obter os resultados satisfatórios; o que motivou os estudos da aplicação dos outros dois métodos. Concluiu-se, portanto, que o ensaio de evaporação pelo analisador HYPROP® junto ao ensaio de papel filtro é uma boa opção para determinação da curva característica.

Abstract

     The determination of the characteristic curve is essential for a better understanding of unsaturated soil behavior as it represents the capacity of the soil to retain water at different suction values. A critical analysis of the experimental results of different test methods for the determination of the soil characteristic curve was proposed, in order to contribute to the study of unsaturated soils mechanics. The present work was accomplished with undisturbed soil samples from the Institute of Nuclear Engineering, situated in the campus of the Federal University of Rio de Janeiro in Brazil. Three methods were used to obtain the characteristic curve: Filter paper, Richards pressure chamber and evaporation method by the HYPROP® analyzer. Although the Richards chamber is the main method used by agronomists and researchers to obtain the characteristic curve, due to its reliability and high pressure levels, the method requires long waiting times to obtain satisfactory results; which motivated the studies on the application of the other two methods. Therefore, it was concluded that the evaporation test by the HYPROP® analyzer, together with the filter paper test, is a good option for determining the characteristic curve.

Título

      ANÁLISE DA INTEROPERABILIDADE DE SOFTWARES BIM

Orientador(a)

Orientador: Prof. Leandro Tomaz Knopp, M.Sc.

Resumo

    A crescente utilização da metodologia BIM (Building Information Modeling) na indústria da construção civil resulta em um maior trabalho colaborativo entre as diferentes áreas desse setor. A interoperabilidade entre os softwares é uma solução encontrada pelos profissionais da AECO (Arquitetura, Engenharia e Construção) para resolver os problemas gerados pelo constante fluxo de informação. O recurso da interoperabilidade através do IFC (Industry Foundation Classes), proporciona melhorias no gerenciamento de ativos, na amplitude dos produtos BIM, na adesão aos padrões internacionais e aos processos de trabalho, nos aplicativos de softwares e na tecnologia de automação. O presente trabalho apresenta a modelagem BIM de um edifício universitário de salas de aula e laboratório, nos softwares Revit e Allplan. Analisa os principais comandos utilizados durante a modelagem e as interfaces dos programas. Elaborou-se uma avaliação crítica mostrando os erros e acertos após o processo de interoperabilidade, tais como: as características finais da geometria do modelo digital, as perdas relacionadas e as particularidades de cada softwares, além de avaliar as semelhanças e diferenças entre as aplicações. Conclui-se que não é perfeita a interoperabilidade entres os programas computacionais, Revit e Allplan. Apesar da geometria do modelo digital ter sido transmitida entres os softwares com poucas perdas de dados, houveram erros relacionados à filosofia de cada software o que foi considerado o principal problema encontrado durante a pesquisa.

Abstract

     The growing use of BIM (Building Information Modeling) methodology in the construction industry results in more collaborative work between the different areas of this sector. The interoperability between software is a solution found by AECO (Architecture, Engineering and Construction) professionals to solve the problems generated by the constant flow of information. The interoperability resource through IFC (Industry Foundation Classes), provides improvements in asset management, amplitude of BIM products, adherence to international standards and work processes, software applications and in automation technology. This paper presents the BIM modeling of a university building with classrooms and laboratories using Revit and Allplan software. Analyzes the main commands used during the modeling and the programs’ interfaces. A critical evaluation was done showing the successes and failures after the interoperability process, such as: the final characteristics of the digital model geometry, the related losses and the particularities of each software, as well as evaluating the similarities and differences between the applications. It was concluded that the interoperability between Revit and Allplan is not perfect. Although the geometry of the digital model was transmitted between the software with little data loss, there were errors related to the philosophy of each software, which was considered the main problem encountered during the research.

Título

    PROPOSTA DE MELHORIA DE UM PROCESSO DE LOGÍSTICA DE PESSOAL DE UMA EMPRESA DO RAMO DE MANUTENÇÃO UTILIZANDO LEAN OFFICE E MODELAGEM DE PROCESSO

Orientador(a)

Orientador: Prof. Me. Allan Martins Cormack

Resumo

    O contexto atual, caracterizado pela pandemia de COVID-19, apresenta alterações de mercado tanto na oferta, quanto na demanda. Sendo assim, a filosofia Lean Office e a notação BPMN (Business Process Model and Notation) são possíveis alternativas para uma empresa se manter competitiva. Assim, o presente estudo teve o objetivo de diagnosticar o estado atual de um processo logístico de uma empresa de manutenção offshore e projetar seu cenário futuro propondo melhorias com base nos conceitos da filosofia Lean Office e BPMN, adotando as
metodologias de pesquisa bibliográfica e estudo de caso. O alto lead time do processo atual afeta a relação cliente-fornecedor do caso em questão. Sendo assim, com a aplicação do método proposto neste estudo foi possível atingir a redução do lead time na projeção de cenário futuro do processo, sendo reduzido de 51,2 horas para aproximadamente 10,1 horas, representando uma queda de aproximadamente 80,3% no tempo total. Por fim, com base nas análises realizadas, foi elaborado um plano com ações alinhadas aos conceitos Lean Office e BPMN, a fim de reduzir os desperdícios do processo, proporcionando maior agilidade e eficiência em sua execução.

Abstract

    The current context, characterized by the COVID-19 pandemic, presents market changes both in supply and demand. Thus, the Lean Office philosophy and the BPMN (Business Process Model and Notation) are possible alternatives for a company to remain competitive. Thus, the following study had the objective of diagnose the current state of a logistic process of an offshore maintenance company and design its future scenario, proposing improvements based on the concepts of Lean Office philosophy and BPMN, adopting the methodologies of bibliographic research and case study. The high lead time of the current process affects the customer-supplier relationship of the case in question. Thus, with the application of the method proposed in this study, it was possible to achieve the reduction of lead time in the projection of the future scenario of the process, being reduced from 51.2 hours to approximately 10.1 hours, representing a decrease of approximately 80.3% in total time. Finally, based on the analyzes carried out, a plan was prepared with actions aligned with the Lean Office and BPMN concepts, in order to reduce process waste, providing greater agility and efficiency in its execution.

Título

    ANÁLISE DA QUALIDADE DE VIDA DOS ESTUDANTES DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO CAMPUS MACAÉ ATRAVÉS DA METODOLOGIA CLUSTER

Orientador(a)

Orientador: Prof., Dsc. Thiago Gomes de Lima

Resumo

    Este estudo teve como objetivo analisar a qualidade de vida dos estudantes de engenharia no campus Macaé através da metodologia Cluster. Foi aplicado o questionário o WHOQOL-BREF, desenvolvido pelo Grupo de Estudos sobre Qualidade de Vida da Organização Mundial da Saúde (OMS). Os resultados dos agrupamentos foram validados através de uma análise estatística mostrando que os grupos possuem homogeneidade interna e heterogeneidade entre os agrupamentos. O trabalho mostrou-se eficaz quanto a ao entendimento dos perfis dos estudantes, assim como a sua qualidade de vida.

Abstract

    This study has as objective to evaluate the quality of life of engineering students on the Macaé campus through the Cluster methodology. The WHOQOL-BREF questionnaire was applied, developed by the Group of Studies on Quality of Life of the World Health Organization (WHO). The results of the clusters were validated through a statistical analysis showing that the groups have internal homogeneity and heterogeneity between the clusters. The work proved to be effective in understanding the profiles of students as well as their quality of life.

Título

    ANÁLISE MULTICRITÉRIO E ROTEIRIZAÇÃO APLICADO A LOGÍSTICA DE TRANSBORDO EMERGENCIAL ENTRE UNIDADES OFFSHORE NA INDÚSTRIA DO PETRÓLEO

Orientador(a)

Orientador: Prof. Matheus Ferreira de Barros, MSc.

Resumo

    A logística de transporte marítimo no setor petrolífero é diversificada e dinâmica. Na bacia de Campos, o transbordo emergencial entre unidades offshore envolve certa complexidade na criação do roteiro de visitas às unidades. Essa sequência de atendimento deve considerar diversos critérios simultaneamente. Considerando essa complexidade, este trabalho busca realizar uma alternativa sobre os possíveis meios de decisões de atendimento para transbordos emergenciais entre unidades de produção, tratamento e/ou armazenamento offshore, na indústria do Petróleo. A metodologia utilizada para tal análise é o PROMETHEE – Preference Ranking Organization Method for Enrichment Evaluations para hierarquização sobre as questões de ordenação das demandas e a base do algoritmo PDP – Pickup and Delivery Problem para roteamentos das embarcações de atendimento a essas demandas. Como forma de contextualização, este trabalho inicia-se com uma introdução sobre o setor petrolífero e sua cadeia logística. Posteriormente, apresenta-se um referencial teórico sobre o histórico da indústria do petróleo, informações da cadeia de suprimentos e logística desse segmento, os fundamentos do processo decisório, da pesquisa operacional e dos demais métodos utilizados no trabalho. O capítulo de metodologia apresenta o método utilizado de forma conceitual. Segue-se então para a aplicação do método descrito e a conclusão com os resultados obtidos da aplicação, algumas considerações e propostas futuras. Na avaliação final, discute-se como pode ser promissor, o desenvolvimento de algoritmos e a utilização de métodos de priorização neste tipo de demanda.