Uma infraestrutura computacional de gestão de dados num contexto de eficiência energética

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Otimização energética da máquina de impregnar telas para pneus

Este trabalho realizou-se na empresa Continental – Indústria Têxtil do Ave, S.A (CITA) em colaboração com a empresa Cofely GDF Suez – Energia e Serviços Portugal, S.A. O principal objetivo desta dissertação foi a otimização energética da máquina de impregnar telas para pneus – a máquina ZELL, tendo em conta as principais utilidades envolvidas: eletricidade e gás natural. Deste modo foi feito um levantamento prévio das condições de operação desta máquina relativamente às telas mais representativas da produção da empresa. Tendo-se verificado que as telas em poliéster representam 65% da produção total da máquina ZELL. Para este tipo de produto, foi feita uma análise dos consumos energéticos anuais para avaliar qual das utilidades referidas corresponde à maior parcela energética. Verificou-se que o consumo de gás natural representa a maior parcela da fatura energética anual da empresa correspondendo a 47%. Além disso, da energia total consumida anualmente pela ZELL, que corresponde a 1360 tep, 32% é relativo à energia elétrica e os restantes 68% ao consumo de gás natural. Por fim, procedeu-se à otimização energética estudando as alterações possíveis no sentido de reduzir os consumos energéticos da máquina, sem prejuízo da qualidade do produto final. Para isso propôs-se a instalação de permutadores de fluxo cruzado para pré-aquecer quer o ar fresco quer o ar de combustão. A implementação desta medida tem um período de retorno à volta de três anos e pode levar a uma poupança anual entre 1.359.639 kWh e 2.370.114 kWh para o ar fresco e 393.523 kWh e 639.475 kWh para o ar de combustão.

Geopolítica do petróleo: de Estrabão (à)s guerra(s) do Iraque

As actuais necessidades energéticas da economia mundial são satisfeitas maioritariamente pelo uso de energias não renováveis. Mais precisamente, 90% da energia consumida a nível mundial vem do consumo de combustíveis fôsseisi (ver Gráfico 1). Os três principais combustíveis fósseis são o petróleo, o carvão e o gás natural. Estes combustíveis são as principais fontes de energia, tanto nos países industrializados, como nos países em vias de industrialização, nomeadamente no sector dos transportes rodoviários. Embora os países desenvolvidos do Norte tenham apenas 20% da população mundial, consomem a esmagadora maioria da energia a nível global (Gráfico 2). Apesar deste maior consumo, os países do Norte têm cada vez maior consciência da necessidade de conservar os recursos energéticos, em especial desde os "choques petrolíferos" de 1973 e 1979. Os países em indusfrialização do Sul (nomeadamente "gigantes" como a China ou índia) tendem a ser utilizadores menos eficazes a nível energético.

Relatório de estágio prática profissional e investigação educacional

Relatório de Estágio apresentado na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Ensino de Física e de Química

Impacto do funcionamento do sistema AVAC nos Consumos Específicos de Energia no fabrico de Massas

O estágio descrito por este relatório efetuou-se na fábrica Massas 1 da empresa Cerealis Produtos Alimentares S.A., situada em Águas Santas e teve como principal objetivo o estudo do impacto energético da instalação de um sistema de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) nos Consumos Específicos de Energia (CEE) da fábrica. Com o intuito de promover a familiarização com o ambiente da empresa e com o próprio processo produtivo efetuaram-se várias visitas à fábrica Massas 1. Acompanhou-se a produção diária realizada e o funcionamento do equipamento, e pôde-se questionar os colaboradores da fábrica sobre o processo. Ao longo do tempo de estágio recolheram-se vários dados, nomeadamente valores de temperatura e de humidade relativa do ar da fábrica, consumos de energia elétrica e de gás natural, volumes de produção e dados relativos à qualidade da massa. Relativamente ao CEE, fez-se uma comparação entre quatro meses abrangidos pelo presente trabalho, nos quais o novo sistema AVAC já se encontrava em funcionamento, e os meses homólogos do ano anterior. Confrontando os valores obtidos verificou-se uma diminuição de 2,6% no valor global de CEE, apresentando este um valor de 82,51 kgep/ton até ao mês de Setembro do presente ano. Analisando os valores de CEE da energia elétrica e do gás natural separadamente, constatou-se igualmente uma diminuição dos seus valores em 1,4% e 4,2%, respetivamente. Efetuou-se também uma comparação entre o antigo e o novo sistema AVAC no que respeita às condições de temperatura e de humidade do ar interior da fábrica. Para isso efetuaram-se medições de temperatura e de humidade relativa do ar interior da fábrica, tendo-se concluído que após a instalação do novo AVAC ocorreu uma diminuição da temperatura e um aumento da humidade relativa do ar, tal como desejado. Antes da instalação do novo AVAC a gama de temperaturas no interior da fábrica era de 32,4°C a 39,7°C e a gama de humidades de 39,7% a 58,6%. Já depois da instalação, a gama de temperaturas e de humidades passou a ser de 26,6°C a 33,5°C e de 45,8% a 59,1%, respetivamente Realizou-se ainda uma comparação relativa à qualidade do produto final, tendose para isso analisado ensaios de cozedura e de teor de humidade. Desta comparação, concluiu-se que de uma forma geral houve um aumento dos teores de humidade dos diferentes tipos de massa, encontrando-se agora uma maior percentagem dentro da gama de valores pretendida que se situa entre os 11,5% e os 12,5%.

Estudo de viabilidade técnico-económica da instalação de caldeiras a biomassa para o aquecimento central do ISEP

Neste projeto pretende-se utilizar uma fonte energética renovável (nomeadamente a biomassa), no âmbito da produção de água quente para aquecimento central das instalações do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP). O objetivo principal remete para a avaliação técnico-económica da substituição das quinze caldeiras existentes, alimentadas a gás natural, por seis caldeiras alimentadas a biomassa, nomeadamente a pellets. Desta forma, permite-se apostar na biomassa como uma alternativa para reduzir a dependência dos combustíveis fósseis. Neste trabalho apresenta-se uma comparação realista do sistema de aquecimento existente face ao novo a implementar, alimentado por um combustível renovável utilizando caldeiras a pellets de 85% de rendimento. Para realizar esta comparação, usou-se as faturas energéticas de gás natural do ISEP, o custo da quantidade equivalente necessária de pellets, os custos de manutenção dos dois tipos de caldeiras e, os custos do consumo de energia elétrica por parte de ambas as caldeiras. Com este estudo, estimou-se uma poupança anual de 84.100,76 €/ano. Determinaram-se experimentalmente, em laboratório, os parâmetros essenciais de uma amostra de pellets, que foram usados para calcular as necessidades energéticas em biomassa no ISEP, bem como a produção de cinzas gerada por parte das caldeiras. Foi proposto um destino ambientalmente adequado para os 788,5 kg/ano de cinzas obtidas – a utilização na compostagem, após tratamento e aprovação de ensaios ecotoxicológicos realizados pela empresa que fará a sua recolha. As caldeiras a pellets terão um consumo mínimo teórico de 16,47 kgpellets/h, consumindo previsivelmente 197,13 tpellets/ano. Para este efeito, serão usadas caldeiras Quioto de 150 kW da marca Zantia. Para comparar distintas possibilidades de investimento para o projeto, avaliaram-se dois cenários: um foi escolhido de forma a cobrir o somatório da potência instalada das caldeiras atuais e o outro de forma a responder aos consumos energéticos em aquecimento atuais. Além disso, avaliaram-se cenários de financiamento do investimento distintos: um dos cenários corresponde ao pagamento do investimento total do projeto no momento da aquisição das caldeiras, enquanto o outro cenário, mais provável de ser escolhido, refere-se ao pedido de um empréstimo ao banco, no valor de 75% do investimento total. Para o cenário mais provável de investimento, obteve-se um VAL de 291.364,93 €/ano, com taxa interna de rentabilidade (TIR) de 17 %, um índice de rentabilidade (IR) de 1,85 e um período de retorno (PBP) de 5 anos. Todos os cenários avaliados registam rentabilidade do projeto de investimento, sem risco para o projeto.

Otimização do Funcionamento de Caldeiras Aquatubulares em Indústria de Processo Químico

O presente trabalho centrou-se na otimização do rendimento térmico de duas caldeiras aquatubulares da empresa RAR- Refinaria de Açúcar Reunidas, com a finalidade de identificar onde ocorrem perdas de energia e, desta forma, propor soluções para a sua minimização. Para tal, realizaram-se ensaios em duas caldeiras da empresa providas de queimadores mistos, ou seja podem operar com fuelóleo e gás natural, tanto individualmente, como simultaneamente, sendo que para a realização dos ensaios apenas se utilizou o fuelóleo devido ao seu menor custo. Na caldeira designada por 1 realizaram-se ensaios para os caudais de 300, 500, 800, 1000, 1200, 1400 e 1600 kg/h de fuelóleo. A gama de rendimentos térmicos obtida foi entre 88,3 e 91,2%. Na caldeira designada por 3, efetuaram-se ensaios para os caudais de fuelóleo de 300, 500, 700, 900, 1000, 1200, 1400, 1500 e 1800 kg/h e os rendimentos térmicos obtidos foram entre 85,2 e 88,0%. Em ambas as caldeiras e para caudais baixos verificou-se que a quantidade de ar introduzida no processo de combustão era superior à necessária, conduzindo a uma diminuição dos valores de rendimento térmico. Para 500 kg/h de fuelóleo, por exemplo, a quantidade de ar utilizada foi cerca de duas vezes superiores ao valor estequiométrico. Tendo em conta estes factos, foi proposto ao gestor de energia a implementação de uma nova relação de ar/combustível vs caudal de combustível no sistema de controlo das referidas caldeiras. Após alguns testes (excluindo 300 kg/h de fuelóleo devido a questões de operação), considerou-se como caudal mínimo de operação os 500 Kg/h de fuelóleo nas respetivas caldeiras 1 e 3. Verificou-se que os rendimentos térmicos aumentaram, no caso da caldeira 1, para valores entre os 90,1 e 91,3% e, na caldeira 3, para valores entre 89,0 e 90,9%. Por fim, efetuou-se uma breve análise económica com o intuito de se avaliar e quantificar o que a empresa pode poupar com esta medida. O lucro anual pode oscilar entre 14.400 e 62.640€ ou 104.400 e 136.800€, para as caldeiras 1 e 3, respetivamente.

Otimização energética à secção das malhas

A presente dissertação realizada na empresa Continental-Indústria Têxtil do Ave, S.A., teve como objetivo a otimização energética da secção das malhas. Esta secção divide-se em duas áreas, a tricotagem e a ramulagem. Os artigos produzidos diferem no seu peso específico, composição e condições de operação, sendo os artigos A, B e C compostos por poliéster e termofixados a 190ºC e os artigos D e E compostos por poliéster e algodão, com uma temperatura de operação de 205ºC. Numa primeira etapa estudou-se o funcionamento da máquina de termofixação – a râmula – que opera em trabalho contínuo a 40 m/min. Esta máquina tem incorporado um permutador de calor, que aquece o ar fresco de entrada com os gases de exaustão das estufas. Posteriormente efetuou-se o levantamento energético de cada artigo, para as áreas de tricotagem e ramulagem. Verificou-se que os artigos D e E, pela sua constituição, são os que apresentam um consumo específico superior, em tep/ton. Entre as várias utilidades consumidas (gás natural, eletricidade e ar comprimido) o gás natural representa mais de 50% do consumo de energia total necessário para a produção de cada artigo. Após a completa análise aos consumos energéticos da râmula, foram realizados ensaios de otimização, tendo-se concluído que a diminuição do caudal de exaustão pode atingir valores de poupança anual de gás natural na ordem dos 3.000 €. Com o objetivo de avaliar o consumo de gás natural, não sendo possível a realização experimental, foram feitas simulações com base em alterações na corrente de entrada de ar fresco no permutador. Foi também estudada a possibilidade de isolamento e revestimento térmico da conduta exterior, projetada para o reaproveitamento do ar dos compressores, tendo-se obtido um orçamento de 2.500 €. Admitindo-se uma gama de temperaturas entre os 40ºC e os 60ºC, com um caudal de insuflação de 30%, obteve-se um payback entre os 0,97 e os 3,28 anos. Numa segunda fase admitiu-se uma temperatura média de 50ºC, aumentando o caudal de insuflação até 100%. O período de retorno obtido variou entre os 0,33 e os 1,38 anos, podendo as poupanças anuais atingirem os 7.600 €.

Produção de combustíveis líquidos por pirólise de misturas de resíduos plásticos e óleos vegetais

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Estratégia Nacional para a Energia em Portugal em 2020: eixo da eficiência energética

Dissertação apresentada para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Ciência Política e Relações Internacionais, área de especialização Globalização e Ambiente

Elaboração de um diagrama TAC para um aço de alta tenacidade API X-70

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

A exploração não convencional de recursos energéticos: exemplo de Alberta (Canadá)

Nas últimas décadas, temos assistido a uma mudança no sector energético. A utilização de métodos não convencionais para a extracção de recursos energéticos, nomeadamente petróleo e gás natural, tem vindo a aumentar em diversas regiões do globo − nomeadamente no Canadá com as areias betuminosas e nos EUA com o gás de xisto − atingindo uma expressão já bastante significativa, pela escala, pela especificidade tecnológica e pela influência que este tipo de explorações tem no sector energético. Com uma procura crescente de energia e com o declínio de recursos energéticos convencionais, os recursos não convencionais apresentam-se como alternativa para responder às necessidades do mercado. O aumento dos custos (de exploração e da energia final) e a necessidade de tecnologia apropriada pressupõe uma associação muito directa à investigação e à inovação limitando o acesso a estes recursos a um escasso número de empresas e países. O principal objectivo desta dissertação é avaliar o potencial de exploração não convencional de recursos energéticos na actualidade, tendo como referência o Canadá, que constitui uma das principais áreas a nível mundial deste tipo de exploração e um importante difusor de tecnologia. A metodologia utilizada baseia-se na análise de informação disponibilizada nas últimas décadas e em estudos de instituições e consultores internacionais relevantes na área da energia. Sendo um tipo de exploração muito específico em termos tecnológicos e económicos, a opção não convencional poderá levar a uma mudança dos métodos de exploração de hidrocarbonetos bem como à sua disponibilidade, a qual teria um fim anunciado. Com o aumento das reservas e de recursos disponíveis bem como com o aumento do preço poderemos estar perante uma nova “era energética” baseada, uma vez mais, em recursos de origem fóssil (petróleo e gás) como aconteceu no séc. XX

Indicadores de desempenho ambiental do sector eléctrico em Portugal

O sector da energia, e em particular, da energia eléctrica representa um papel na sociedade que dificilmente se equipara a qualquer outro. O crescimento populacional e o aumento da procura energética em prol da evolução tecnológica levaram à expansão dos sistemas de fornecimento de energia eléctrica, com graves consequências ambientais. A presente dissertação tem como principal objectivo a análise do desempenho ambiental do Sector Eléctrico em Portugal. Neste trabalho foram comparadas as seis principais tecnologias (carvão, gás natural, gasóleo, hídrica, eólica e fotovoltaica) que constituem o mix de produção nacional segundo uma abordagem de análise de ciclo de vida e foram avaliados os impactes ambientais segundo os seis indicadores do método Ecoblok (extracção de água (WA), extracção de recursos (RE), uso do solo (LU), emissão de gases com efeito de estufa (GHG), poluição do ar (PA) e poluição da água e solo (PWL)). Os resultados obtidos foram divididos segundo a produção de uma unidade funcional (kWh, MWh ou GWh) e segundo uma perspectiva nacional. Em termos globais e como era esperado, a tecnologia térmica-carvão revelou os maiores impactes na maioria dos indicadores, nomeadamente nos indicadores RE, WA, GHG e PWL. No indicador WA, o consumo de água da componente térmica deve-se ao arrefecimento dos grupos de geradores da central, enquanto que na componente hídrica é referente à evaporação que foi considerada como consumo. Dada a área que ocupam, os aproveitamentos hidroeléctricos registaram impactes muito significativos ao nível do indicador LU, nomeadamente a barragem do Alqueva. Surpreendentemente, na emissão de poluentes para o ar, foi concluído que a energia eólica, devido às emissões nos processos de produção e processamento metalúrgico dos vários materiais, regista os valores mais elevados. Os resultados obtidos revelam a utilidade e importância de uma abordagem de ciclo de vida na análise a sistemas energéticos.

Proposta e avaliação termodinâmica de soluções para o aproveitamento da exergia na regaseificação de GNL

Uma vez que o gás natural liquefeito (GNL) é transportado a uma temperatura criogénica de -162 °C e como os gasodutos recebem o gás natural (GN) à temperatura ambiente, existe neste sistema exergia que pode ser usada na produção de energia elétrica. A presente dissertação consiste na proposta, avaliação e comparação termodinâmica de diferentes ciclos para produção de energia elétrica, através do aproveitamento da exergia do GNL, aquando da sua transformação em GN, para introdução nos gasodutos. Neste trabalho, considerou-se como caso de estudo o terminal de GNL de Sines, em Portugal, que atualmente não tem implementada nenhuma solução para o aproveitamento da exergia disponível. Considerando os critérios de projeto, definidos de acordo com as características do terminal de Sines e, usando água do mar como fonte de calor, simularam-se e compararam-se os seguintes tipos de ciclos: o ciclo existente no terminal (CE), sem produção de energia; o ciclo de expansão direta do GN (CED); os ciclos tipo Rankine (CTR); os ciclos tipo Rankine com expansão direta (CTR+ED); e os ciclos tipo Rankine com apoio de energia solar (CTRS). Consideraram-se sete fluidos de trabalho (FT) diferentes: propano, etano, etileno, dióxido de carbono, R134a, R143a e propileno. As potências líquidas máximas obtidas para cada ciclo demonstram que: com o CE gastam-se cerca de 1182 kW para fazer o processamento de GNL; com o CED é possível gastar apenas 349 kW; com os CTR é possível obter uma potência líquida positiva ao processar o GNL, produzindo até 2120 kW (usando propileno como FT); com os CTR+ED é possível produzir 2174 kW (também usando propileno com FT); e com os CTRS é possível produzir até 3440 kW (valor médio anual) (usando etano como FT). Fez-se a otimização multi-objetivo dos ciclos tendo-se considerado alguns aspetos económicos. Além da maximização da potência líquida, para os CED, CTR e CTR+ED minimizou-se a área de transferência de calor total dos permutadores de calor e para os CTRS minimizou-se a área de coletores solares instalada.

Estudo e sugestões de melhorias de eficiência energética numa empresa do sector industrial de carnes

Desta dissertação resultou uma análise ao consumo energético associado aos produtos mais comerci-alizados por uma Empresa, inserida no sector industrial de carnes, e de respectivas medidas de ges-tão de energia eléctrica e de implementação de tecnologia térmica para optimizara a eficiência ener-gética da instalação. A avaliação realizada nesta dissertação permitiu identificar os processos que mais energia consomem, nomeadamente todos os produtos que envolvem a fumagem. Com base nes-tes resultados a empresa pode identificar as prioridades em termos de redução e melhoria da eficiên-cia energética. O estudo de gestão da energia eléctrica permitiu concluir que é mais proveitoso man-ter em funcionamento os processos pontuais durante os períodos nocturnos ou durante o fim-de-semana, permitindo, no segundo caso, obter uma poupança de 16% nos custos associados de cada vez que se colocar a linha de produção de peito de peru fumado entre o período semanal para o perí-odo entre sexta-feira e domingo, visto ser a linha de produção estudada que mais energia eléctrica consome. Na análise de pré-aquecimento dos fluidos utilizados na empresa através de recuperadores de calor, concluiu-se que é mais benéfico pré-aquecer a água utilizada para o processo de fumagem, visto obter-se uma poupança económica de 6 € e 11,8 m3 de gás natural por aplicação, ou seja, de cada vez que é utilizada água pré-aquecida através deste procedimento, tendo-se obtido valores de poupança energética entre 24 e 60% para os vários fluidos estudados.