Fernando Luiz Sacomano Filho.

O principal objetivo deste projeto é avaliar e identificar a configuração de Unidade de Separação de Ar (ASU, do inglês, Air Separation Unit) mais recomendada para aplicação offshore e melhorias ou inovações tecnológicas que possam ser implementadas para transformar tecnologias de ASU onshore em uma unidade compacta que possa ser adequadamente instalada dentro dos limites de espaço de instalações offshore.

O objetivo central do subprojeto é adquirir um equipamento inédito no Brasil: um analisador termogravimétrico com capacidade para ensaios sob pressão controlada, com a utilização de atmosferas redutoras e monitoramento simultâneo de espécies gasosas liberadas empregando um espectrômetro de massas. Tal aquisição permitirá ampliar a infraestrutura necessária para o desenvolvimento científico e tecnológico do Brasil, com particular enfoque na transição energética e em proporcionar condições para que o país assuma papel de protagonismo neste tema.Objetivos específicos:(i) fomentar o desenvolvimento científico e tecnológico de linhas de pesquisa que viabilizem a captura eficiente de CO2, o uso de combustíveis renováveis e o desenvolvimento de portadores de energia (energy carriers), como, por exemplo, tecnologias de chemical looping, combustão de metais e transporte de hidrogênio verde, gaseificação de biomassa, e caracterização de materiais e minerais sob condições específicas;(ii) fornecer condições para a realização de ensaios de termogravimetria sob condições específicas de pressão e empregando atmosferas redutoras, tais quais hidrogênio, gás natural e produtos da gaseificação de biomassa;(iii) dar suporte ao desenvolvimento de novos materiais para aplicações em condições severas de temperatura e pressão, como óleos lubrificantes empregados em turbinas eólicas;(iv) permitir a ampla caracterização de rejeitos industriais, com especial ênfase na indústria de mineração, para seu aproveitamento como co-produto em tecnologias voltadas a diversos setores da economia brasileira e em especial a indústria de óleo e gás e o agronegócio; (v) consolidar infraestrutura de pesquisa que permita a formação de especialistas em tecnologias para a transição energética levando em consideração o contexto Brasileiro.

O Brasil se destaca pela grande disponibilidade de fontes de energia renováveis e pelo grande potencial de participação na matriz energética renovável global. Para esse fim, a consideração de biocombustíveis e portadores de energia (EC - energy carrier) é um aspecto chave. Tendo em vista a demanda por alta densidade de potência na sociedade atual, a compreensão do uso e o desenvolvimento de ferramentas computacionais preditivas para processos de combustão de biocombustíveis e ECs é indispensável. Com o objetivo de contribuir para o atendimento dessa necessidade, este projeto tem como propósito o desenvolvimento de técnicas de modelagem e rotinas de cálculo baseadas na dinâmica dos fluidos computacional (CFD) para a simulação de processos de combustão multi- e monofásicos. Estudos sobre interação chama-turbulência, combustão e formação de sprays mono e multi-componente, e escoamento granular reativo serão realizados. Ao se observar a multiplicidade de escalas e acoplamento dos fenômenos envolvidos em processos de combustão, atenção especial é dada a modelos capazes de descrever fenômenos transientes e com alta resolução temporal. As recentes publicações obtidas pelo grupo de pesquisa demonstram a competência no uso e desenvolvimento de modelos que atendem a esses critérios, como também excelência científica de seus trabalhos. Dentre os trabalhos publicados, se destacam a proposição de: (1) modelo de transferência de calor e massa em gotas multicomponente; (2) modelo de espessamento de chama para misturas estratificadas e correção de acoplamento Euler-Lagrange para chamas de spray calculadas com ATF (Artificially Thickened Flame); e (3) modelo dinâmico para descrever a interação chama-turbulência em misturas fortemente estratificadas. As simulações serão realizadas com o software OpenFoam, o que facilitará a disseminação dos modelos e sub-rotinas desenvolvidas neste projeto. É importante destacar que o projeto contribuirá para as atividades planejadas em projeto de pesquisa em andamento (FAPESP 2021/14245-1). Além disso, o projeto irá contribuir para a formação de ao menos três trabalhos de mestrado. Atenção especial será dada a tecnologias inovadoras de combustão limpa, e.g. Chemical Looping Combustion e combustão de ECs, o que deve contribuir para seus respectivos desenvolvimento e implementação.

Desenvolvimento de tecnologias nacionais para aplicação nos motores flexfuel brasileiros (etanol-gasolina) que permita cumprir com as metas de emissões e eficiência de conversão de combustível pós 2027. Propõe-se neste projeto a combinação de várias tecnologias para geração de produtospara o mercado nacional e mundial, que possibilitem a otimização e ampliação no mapa do motor e o aumento da eficiência de conversão de combustível para os veículos flexfuel brasileiros.#9679; Objetivos específicos:As tecnologias nacionais para otimização do motor flex fuel brasileiro (etanol-gasolina) para cumprir as metas de emissões e eficiência de conversão de combustível pós 2027 devem levar aos seguintes desenvolvimentos no motor:1 - Redução das emissões de NMOG visando os limites estabelecidos pelo ProconveL8;2 - Aumento da eficiência global do motor;3 - Aumento da paridade energética do etanol em relação à gasolina;4 - Redução das emissões de partida a frio;5- No final destes desenvolvimentos pretende-se montar um veículo demonstrador dos ganhos obtidos com as novas tecnologias e validar as otimizações propostas em testes em veículo no dinamômetro de chassi.

O objetivo superordenado desta proposta de projeto de pesquisa é o desenvolvimento de modelos e métodos eficientes para o cálculo de chamas turbulentas de spray multicomponente em condições subcríticas. Foco é dado no uso da abordagem das simulações das grandes escalas (LES) acoplada com o método de redução de mecanismos químicos FGM. Atenção especial será dada a misturas de etanol e água, tendo em vista a importância estratégica que o etanol anidro e hidratado têm para o Brasil. De acordo com as características dessa mistura, diversos desafios são esperados. Especificamente, somado ao comportamento não ideal de misturas de etanol e água, o fato de etanol ser um combustível e água um produto de combustão indica que interferências devem ocorrer nas regiões de preparação de mistura e oxidação de processos de combustão. Em resumo, investigações se concentrarão na caracterização da estratificação de mistura, da evaporação de gotas multicomponente e das interações chama-turbulência e gota-chama.

Os motores flex-fuel são um importante desenvolvimento nacional que garante o poder de decisão e a segurança de operação, com etanol, gasolina ou suas misturas, independentemente das variações sazonais de preço e da cotação internacional, tanto do petróleo, quanto do açúcar. No entanto, a solução de compromisso adotada para utilização com ambos os combustíveis faz com que os motores operem com baixas eficiências frente ao potencial de cada combustível. Normalmente o principal limitante para o aumento da eficiência é a operação severamente limitada por detonação (knock), quando na operação com gasolina, fazendo com que parâmetros como a razão ar/combustível e razão de compressão fiquem limitados a valores máximos para a gasolina, mas que são ainda muito baixos para combustão com etanol. A baixa eficiência de operação é um problema com ambos os combustíveis. Agrava-se, no entanto, com etanol, em virtude de seu menor poder calorífico, levando a um elevado consumo volumétrico de combustível. Uma solução que potencializaria os ganhos de eficiência com ambos os combustíveis e, particularmente, com etanol, seria a utilização de injeção direta de alta e ultra-alta pressão. A injeção de alta pressão permite a adoção de injeção tardia de combustível na fase de compressão, fazendo com que esta seja, praticamente, apenas com ar, o que inibe a ocorrência de autoignição; além de permitir maiores razão de razão de compressão. A admissão e compressão apenas de ar também eleva a razão entre calores específicos, levando a ainda maiores ganhos termodinâmicos. Por outro lado, a injeção de ultra-alta pressão promove um spray altamente turbulento e de elevada quantidade de movimento, o que permite condicionar o escoamento para potencializar a preparação de mistura e acelerar a combustão, beneficiando ainda mais o ciclo termodinâmico, ao mesmo tempo em que se minimiza as potenciais emissões de material particulado. Ao agregar-se tecnologias complementares, como ciclos Miller/Atkinson, VVT; de-throttling; variação da razão de compressão efetiva, injeção de água, aquecimento de combustível, etc., os benefícios se tornam ainda mais expressivos. Este projeto, visa, portanto, desenvolver, estudar e testar estratégias relacionadas com injeção de alta e ultra-alta pressão que permitam o aperfeiçoamento de motores flex-fuel para aplicação em veículos convencionais e híbridos. O projeto ocorre em cooperação com as empresas AVL SOUTH AMÉRICA LTDA, MARELLI SISTEMAS AUTOMOTIVOS INDÚSTRIA E COMÉRCIO BRASIL LTDA.,FCA FIAT CHRYSLER AUTOMÓVEIS BRASIL LTDA.,GENERAL MOTORS DO BRASIL LTDA.,e as ICTs ITA, IMT, UNICAMP, UFSM, USP, com cada ICT tendo seu coordenador associado. ACORDO DE PARCERIA 27192.01.01/2020.05-00 PARA PESQUISA, DESENVOLVIMENTO E INOVAÇÃO - PD&I. Projeto aprovado na Chamada 01/2020 da Linha V (BIOCOMBUSTÍVEIS, SEGURANÇA VEICULAR E PROPULSÃO ALTERNATIVA À COMBUSTÃO) com recursos do Programa Rota 2030.

A coordenação geral do projeto é do Prof. Dr. Pedro Lacava (ITA)
A coordenação institucional da USP e do Prof. Dr. Guenther Carlos Krieger Filho

Este projeto visa o desenvolvimento de um protótipo de motor movido a biogás e dedicado para uso em veículos de carga. Tem como principais etapas iniciais o estudo de alternativas para alimentação de ar e de combustível e o projeto de uma câmara de combustão que promovam o uso eficiente da mistura combustível-ar, quer do ponto de vista de conversão de energia, quer do ponto de vista da redução da produção de poluentes. Usando simulação numérica de câmaras de combustão como ferramenta nesses estudos, seus resultados serão confrontados com testes de protótipos de motores em bancada e em campo para validação dos modelos produzidos. Prevê-se, também, o uso de motor AVL de acesso óptico no estudo da combustão de biometano e a realização de ensaios em motor de pesquisa monocilíndrico termodinâmico para definição de cabeçote e pistão a ser utilizado no protótipo. Após a montagem e teste do protótipo em um cilindro de um motor multicilindros, prevê-se a realização de ensaios comparativos de desempenho e de emissão em bancada com o motor movido a biogás e com outro equivalente, movido a óleo diesel. Na sequência, será feito o desenvolvimento de uma Unidade Eletrônica de Gerenciamento, utilizando a ferramenta ASCET da ETAS, para posterior modelagem do motor e implementação de um Hardware in the loop do mesmo, fundamental para se ter maior flexibilidade na fase de calibração. Finalmente, o motor deverá ser montado num veículo para realização de ensaios de campo, também comparativos com um veículo equipado com motor diesel equivalente, com recursos de PEMS- portable emissions measurement systems, seguindo orientação de diretivas europeias. O projeto ocorre em cooperação com as empresas AVL SOUTH AMÉRICA LTDA, CAOA MONTADORA DE VEÍCULOS LTDA., ROBERT BOSCH LTDA. e as ICTs UFSM, UNB, IPT e USP, com cada ICT tendo seu coordenador associado. ACORDO DE PARCERIA 27192.01.01/2020.06-00 PARA PESQUISA, DESENVOLVIMENTO E INOVAÇÃO - PD&I. Projeto aprovado na Chamada 01/2020 da Linha V (BIOCOMBUSTÍVEIS, SEGURANÇA VEICULAR E PROPULSÃO ALTERNATIVA À COMBUSTÃO) com recursos do Programa Rota 2030.

Objetivos do projeto: Este projeto se concentra em dois tópicos principais que têm um único propósito: a investigação de processos de combustão que não requerem nenhum processo de separação de gases de combustão para permitir a captura de CO2. Especificamente, duas tecnologias são escolhidas para realizar essa tarefa: a combustão do tipo Chemical Looping (CLC) e a oxi-combustão.Resultados esperados: Com a conclusão deste projeto, queimadores serão construídos e validados, bem como dados abrangentes sobre materiais e gases para a visualização da técnica nesses queimadores estarão disponíveis. Serão avaliadas novas técnicas de instrumentação para esta aplicação, as quais deverão contribuir para melhorias no desenvolvimento do modelo. Em relação às técnicas de modelagem, novas estratégias devem ser propostas tanto para a CLC quanto para a oxi-combustão.O projeto Combustão do tipo chemical looping (CLC) e oxi-combustão com GN e biogás é coordenado pelo Prof. Dr. Guenther Carlos Krieger Filho e Prof. Dr. Fernando Luis Sacomano Filho (vice-Coordenador).Este projeto é desenvolvido dentro do centro: FAPESP - SHELL CENTRO DE PESQUISA E INOVAÇÃO DE GASES DE EFEITO ESTUFA, que tem como objetivo ser um centro de classe mundial para estudos avançados com foco em inovação para sustentabilidade e mitigação de emissões de gases de efeito estufa. O Centro complementa a experiência da Fapesp no apoio à pesquisa científica de alto nível e ao desenvolvimento de tecnologia nessas áreas.

Objetivo: construir queimadores e realizar o estudo experimental com técnicas ópticas avançadas e, noutra frente, a elaboração de modelos computacionais para simulação do processo de oxi-combustão com gás natural.Resultados alcancados: 1) construção de dois queimadores não enclausurados para oxi-combustão em regime laminar e turbulento 2) construção de câmara de combustão para os regimes oxi-combustão e flameless para gás natural. Campos de velocidades em escoamento isotérmico e imagens de radical OH* foram obtidos. 3)Modelos computacionais para velocidade de chama laminar e simulação de câmaras de combustão turbulentas. Modelos já existentes na literatura foram verificados para as condições oxi-combustão laminar e turbulenta.Este projeto foi desenvolvido dentro do Centro de Pesquisa para Inovação em Gás - RCGI. O RCGI, baseado na Universidade de São Paulo, é fruto de parceria com a FAPESP no apoio de pesquisa científica de alto nível para o desenvolvimento do setor de energia.

Centro de Pesquisas em Engenharia para pesquisas sobre temas relacionados a motores a combustão movidos a biocombustíveis. Centro composto por grupos de pesquisa de 3 instituições do Estado de São Paulo - Instituo Mauá de Tecnologia (sede) - Universidade de São Paulo - Instituto Tecnológico de Aeronáutica O Centro tem como pesquisador responsável o professor Francisco E. B. Nigro Unicamp). O Centro poderá agregar pesquisadores de diferentes universidades e institutos de pesquisa do Estado de São Paulo, com a atribuição de executar projetos multidisciplinares na fronteira do conhecimento, transferir tecnologia, formar pesquisadores e disseminar o conhecimento produzido. Para o Centro selecionado, o financiamento será inicialmente concedido para um período de até quatro anos, podendo ser renovado, por decisão do Comitê Gestor da Cooperação FAPESP-Peugeot Citröen, no máximo por mais dois períodos de três anos.

Este projeto de pesquisa, em parceria com a Embraer, visa investigar a relação entre os diversos parâmetros que influenciam o conforto do usuário de cabines de aeronaves, dando ênfase nos estudos de conforto individualizado. O projeto é composto por três pacotes que incluem uma análise experimental e computacional relacionados ao micro-clima térmico e controle individual do passageiro, um estudo aprofundado dos aspectos psico-fisiológicos na avaliação do conforto e design e também o desenvolvimento de uma ferramenta para o mapeamento da propagação de ruído e vibrações de sistemas para o interior da aeronave. O valor global do projeto é de R$ 7,9 milhões, sendo R$ 5,0 milhões financiados pela FINEP.

O objetivo principal do projeto é a formulação de modelos computacionais para processos de combustão turbulenta de chamas de etanol. Os modelos deverão ser validados com experimentos. Os objetivos específicos do projeto são: 1. Estudo de mecanismos de cinética químicas de etanol adequados para modelos de combustão turbulenta. 2. Desenvolvimento de modelos de simulação computacional (baseados em Dinâmica dos Fluidos Computacional) aplicados a chamas turbulentas de etanol. 3. Estudo experimental com técnicas de medição não intrusivas (Laser) dos campos de velocidade, temperatura e espécies em chamas turbulentas de etanol.