ARTIGO CIENTÍFICO ETSi DO PRÊMIO TRIMESTRE FALHA: JANEIRO-MARÇO DE 2024 

O Júri do Prêmio Artigo Científico do Trimestre da Escola Técnica Superior de Engenharia (ETSi): janeiro-março de 2024, composto por Emilio Freire Macías, Alfonso Miguel Gañán Calvo, Juana María Mayo Núñez, Consuelo Arahal Junco, Lourdes García Rodríguez e Alejandro Carballar Rincón, após avaliarem os artigos submetidos ao Prêmio, os membros do Júri trocam opiniões e concordam em valorizar a alta qualidade de todas as publicações.

Após as devidas deliberações em que são tidos em conta critérios baseados em diversos indicadores bibliométricos, o Júri decide, por unanimidade dos seus membros, atribuir o Prémio Artigo Científico do Trimestre do ETSi: Janeiro-Março 2024, ex aequo ao seguintes trabalhos:

“Um formalismo de matriz semi-analítico para singularidades de tensão em cantos multimateriais anisotrópicos com limite de fricção e condições de interface”, Mecânica de Fratura Teórica e Aplicada, vol. 129, fevereiro de 2024, pp. 104160. DOI: 10.1016/j.tafmec.2023.104160 cujos autores são María Ángeles Herrera Garrido, Vladislav Mantič Lescisin e Alberto Barroso Caro.

“Um sistema flexível de armazenamento de energia termoquímica (TCES) de metanol para metano para produção de energia por turbina a gás (GT), Applied Energy, vol. 356, 15 de fevereiro de 2024, pp. 122398. DOI: 10.1016/j.apenergy.2023.122398 cujos autores são Diego Antonio Rodríguez Pastor, Alejandra García Guzmán, Israel Marqués Valderrama, C. Ortiz, Elisa Carvajal Trujillo, José Antonio Becerra Villanueva, Víctor Manuel Soltero Sánchez e Ricardo Chacartegui Ramírez.
 

No trabalho intitulado “Um formalismo de matriz semi-analítica para singularidades de tensão em cantos multimateriais anisotrópicos com condições de fronteira e interface friccionais” o desenvolvimento de um código computacional em MATLAB baseado em um procedimento semi-analítico para caracterizar soluções singulares elásticas em single- cantos anisotrópicos de material ou multimaterial através de expansão em série assintótica.

Esta ferramenta geral é capaz de analisar cantos abertos e fechados (periódicos), compostos por um ou múltiplos materiais com leis constitutivas isotrópicas, transversalmente isotrópicas ou ortotrópicas, abrangendo materiais matematicamente não degenerados e degenerados dentro da estrutura do formalismo de Stroh.

A variabilidade das configurações abrangidas é enorme, pois além de uma grande variedade de condições de contorno homogéneas ou de atrito, tem a possibilidade de introduzir condições de interface perfeitamente coladas e de deslizamento com ou sem atrito. No caso de contato com atrito, assume-se a lei do contato por atrito de Coulomb. Uma das novidades é que, além do expoente de singularidade λ, o ângulo ω do vetor de tensões tangenciais causado pelo atrito em cada superfície de contato deve ser calculado resolvendo um sistema de autovalores não linear, por se tratar de um valor desconhecido a priori. .

O procedimento é baseado no formalismo de elasticidade anisotrópica de Stroh, assumindo condições generalizadas de deformação plana (2.5D), e no formalismo matricial semi-analítico para matrizes de transferência em cunha e matrizes de condições de contorno e interface. Isto o torna, em primeiro lugar, muito adequado para implementações computacionais; em segundo lugar, muito eficiente, especialmente em casos com várias cunhas homogéneas perfeitamente unidas; e, em terceiro lugar, muito preciso devido à sua natureza totalmente semianalítica. O código desenvolvido foi verificado resolvendo uma ampla variedade de exemplos, comparando os resultados obtidos com aqueles obtidos através das expressões analíticas deduzidas por outros autores anteriormente para configurações específicas, confirmando a altíssima precisão do presente código no cálculo de λ e ω . As diferenças observadas em alguns casos com materiais anisotrópicos são explicadas pelo fato de alguns dos autores anteriores não terem levado em consideração a verdadeira lei de atrito de Coulomb 3D. Após exaustiva verificação, a ferramenta foi traduzida para Python e está agora acessível à comunidade científica através da Web-APP SingSol em https://www.germus.es/corner-singularity-app/.

O estudo “Um sistema flexível de armazenamento de energia termoquímica (TCES) de metanol para metano para produção de energia por turbinas a gás (GT)” apresenta uma solução inovadora para combater a volatilidade no mercado de gás natural e a crescente implementação de fontes de energia renováveis ​​no setor energético . O sistema proposto utiliza metanol renovável (CH₃OH) através de sua etapa intermediária até o gás de síntese (CO/H₂) para sua conversão em metano (CH₄), oferecendo estratégias de armazenamento termoquímico (carga/descarga) e integração de concentração de energia solar. A configuração proposta é altamente flexível e adaptável às indústrias existentes, e permite reduzir a dependência do gás natural importado e substituí-lo por metanol verde, sem modificar o parque industrial.

A fase de carga consiste na decomposição térmica do metanol a temperaturas moderadas (abaixo de 350 °C), com catalisadores comerciais de Cu/ZnO. O gás de síntese gerado é comprimido a 40 bar, armazenado e descarregado na fase de metanação, onde o metano é produzido em altas temperaturas (acima de 500 °C) e com calor de reação, que pode ser utilizado energeticamente em outros processos. O metano resultante é utilizado como combustível para turbinas a gás e também pode servir como matéria-prima na indústria química.

As simulações realizadas alcançam eficiências globais do sistema que excedem 29% e eficiências de ida e volta de 44%. Através da otimização das condições de reação obtêm-se custos nivelados de combustível (LCOF) de 172€/MWh e valores futuros de LCOE de 145€/MWh, valores atualmente competitivos com outras tecnologias mais maduras. Estes resultados proporcionam uma estratégia inovadora na área do armazenamento termoquímico e sua integração em ciclos de turbinas a gás, bem como novas rotas de conversão para o metanol verde, um vetor de crescimento incipiente.