Estudo da eficiência de sistemas fotovoltaicos

Mestrado em Engenharia Química. Ramo optimização energética na indústria química

Eficiência de antioxidantes em biodiesel

Mestrado em Engenharia Química.Ramo optimização energética na indústria química

Maximização da valorização energética em aterros sanitários recorrendo a equipamentos baseados no Ciclo Orgânico de Rankine (ORC)

Atualmente, os aterros sanitários representam uma solução para a gestão e tratamento dos resíduos sólidos urbanos. Da deposição, ocorrem duas formas de emissões ao longo do tempo, a produção de biogás e de lixiviados, que resultam sobretudo da decomposição da matéria orgânica. Um dos principais constituintes do biogás é o metano, o qual tem elevado poder calorífico. O presente trabalho aborda, a maximização da valorização energética em aterros sanitários, recorrendo a equipamentos baseados no Ciclo Orgânico de Rankine (ORC) para a produção de eletricidade. É apresentado como caso de estudo a central de valorização energética da Suldouro, em Sermonde, que produz eletricidade a partir do biogás resultante da decomposição da matéria orgânica depositada em aterro. O biogás é utilizado como combustível para os motogeradores utilizados para o seu aproveitamento energético, sendo que apenas cerca de 40% do potencial energético contido no biogás é transformado em eletricidade, registando-se perdas sobretudo nas emissões dos gases de exaustão e na água de arrefecimento dos motores. Para avaliação do potencial da recuperação energética dos gases de escape é avaliado o desempenho termodinâmico do ciclo ORC. Para tal foi desenvolvida uma ferramenta em MATLAB utilizando como modelo a configuração do ORC com recuperador de calor. O cálculo das propriedades termodinâmicas dos fluidos foi obtido através da criação de uma sub-rotina que chama o programa CoolProp. Este programa restitui propriedades como a entalpia, entropia, pressões e temperaturas em cada ponto do ciclo, permitindo assim ao utilizador otimizar o tempo na obtenção de resultados. A avaliação económica é fundamental na tomada de decisões por parte do investidor e dos financiadores do projeto. É então apresentada a análise económica e efetuada uma análise de sensibilidade, onde foram efetuadas variações nos vetores mais importantes de forma a poder avaliar-se o impacto em termos da sua rentabilidade. A ferramenta desenvolvida permite obter de forma prática, os três indicadores económicos extremamente influentes no que se refere à tomada de decisão. A utilização dos sistemas ORC e os seus benefícios não se esgotam na maximização dos aproveitamentos da valorização energética em aterros sanitários. Também a recuperação de calor para a produção de energia elétrica pode ter um impacto importante em muitos setores intensivos de energia, contribuindo significativamente para a redução do consumo e aumentando a eficiência de todo o processo de produção.

Auditoria energética às unidades de cogeração e central térmica

A tese de mestrado teve como objetivo o estudo e análise do funcionamento das centrais de cogeração e térmica da fábrica da Unicer em Leça do Balio, com o intuito de melhorar a sua eficiência, propondo alterações processuais. O trabalho realizado consistiu no reconhecimento das instalações, seguido da formulação e resolução dos balanços de energia globais. Com o acompanhamento diário do funcionamento foi possível propor melhorias sem custos que se revelaram muito benéficas, registando-se um aumento nas recuperações térmicas e por consequência no Rendimento Elétrico Equivalente (R.E.E.), na eficiência da instalação da cogeração e da central térmica. Na cogeração registou-se um aumento de 36,2% na potência recuperada em água quente, aproximadamente 600 kW, sendo já superior à prevista pelo projeto. Na caldeira recuperativa registou-se um ligeiro aumento de 4,0% na potência recuperada. Deste modo o rendimento térmico da central aumentou 6,4%, atingindo os 40,8% e superando os 40,4% projetados. O rendimento global final foi de 83,1% o que representa um aumento de 6,3%. O R.E.E. em Maio de 2014 foi de 76,3%, superior ao valor em Junho de 2013 em 8,7%. Tendo como referência o valor alvo de 70,5% para o R.E.E. apontado no início do estágio, nos últimos 8 meses o seu valor tem sido sempre superior e em crescimento. Existe ainda a possibilidade de aproveitar a energia térmica de baixa temperatura que está a ser dissipada numa torre de arrefecimento, no mínimo 40 kW, num investimento com um período de retorno de investimento máximo de 8,1 meses. Na central térmica registou-se um aumento do rendimento para a mesma quantidade de energia produzida na central, pois esta é a principal variável do processo. Em 2014 a produção de energia apresentou um valor inferior a 2013, 6,9%, e a eficiência registou um acréscimo de 2,0%. A incorporação de biogás na alimentação de combustível à caldeira bifuel não pareceu comprometer significativamente a eficiência da central térmica, pelo que a sua utilização é benéfica. Com o aumento das recuperações térmicas na central de cogeração foram estimadas poupanças de gás natural equivalentes a 3,3 GWh, o que significa 120.680€ economizados nos últimos 11 meses do trabalho. É esperado uma poupança de 18.000€ mensais com a melhoria do funcionamento obtida nas duas centrais.

Valorização energética de lamas resultantes do processo de produção de pasta e papel numa caldeira de leito fluidizado

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre Energia e Bioenergia

Avaliação Energética e de Auto - Sustentabilidade numa Empresa de Serviços

A tese que se vai apresentar é relativa a um levantamento energético numa empresa de serviços. Colorstar, que se dedica à comercialização e distribuição de produtos químicos, corantes e pigmentos para as indústrias Têxtil, Plásticos e Tintas e que possui nas suas instalações um laboratório para prestação de serviços na área de tinturaria e acabamentos têxteis, estando por isso frequentemente aberta ao contacto com o exterior. O objectivo dessa avaliação energética é permitir à empresa conhecer o seu posicionamento enquanto consumidor de energia, definindo o seu consumo específico de energia e a sua intensidade carbónica e partindo desse conhecimento, poder estabelecer metas relativamente à eficiência do consumo energético da Colorstar, indicando algumas ferramentas que permitam uma racionalização do consumo de energia e consequente poupança na fatura energética. Pretende-se também avaliar a possibilidade de autossustentabilidade energética da empresa e deste modo cumprir a sua política da Qualidade que tem como objectivos a melhoria contínua e a sustentabilidade. Após um primeiro levantamento e análise das faturas de eletricidade dos últimos 2 anos, conclui-se que o consumo da empresa foi de 7,85 tep/ano e de 7,27 tep/ano em 2011. Estes valores de consumo tornam a Colorstar numa empresa não consumidora intensiva de energia (CIE). A área coberta total do edifício onde se situa a empresa é de 503,60 m2. Por estes motivos, o trabalho a ser realizado não será tão exaustivo como o prevê a Legislação no caso de ser uma empresa CIE mas, irá dar especial incidência no levantamento a efetuar ao sector do Laboratório, pois, é lá que se acredita estarem a maior parte dos equipamentos consumidores de eletricidade da empresa e não tem monotorização individual desse consumo. Além disso é também o único sector onde a produção pode ser monitorizada. No presente trabalho foi efetuada a apresentação e caracterização de todo o equipamento com consumo de água e o levantamento da produção na empresa. Em consequência dos resultados desse levantamento foram ainda efetuadas medições no cilindro o que permitiu realizar a desagregação dos consumos de energia na Colorstar e mo sector do Laboratório. Com base nos resultados obtidos conclui-se que o Laboratório é responsável por 34% dos consumos totais de eletricidade na Colorstar sendo assim o maior consumidor da empresa. Segue-se a Climatização com 20%, depois a informática com 18%, os Outros equipamentos com 14% (aqui haverá também uma parcela devido à climatização uma vez que não foi possível calcular o consumo dos aparelhos de Ar Condicionado) e finalmente a Iluminação com um peso de 11% e a Kitchenette (cozinha) com a menor parcela, representa apenas 3% do consumo total da eletricidade na Colorstar. Efetuado também a desagregação dos consumos do Laboratório, concluiu-se que o termoacumulador (cilindro) é o maior consumidor de eletricidade do laboratório com 21% do total, seguindo-se as Máquinas de tingir (19%), Estufas (14%), Máquina de lavar roupa (12%), Placas de Fogão (10%), a Râmula e o Sistema de Exaustão ambos com 6% do consumo total, o Linitest com 5%, o desumidificador com 4%, a Máquina da loiça com 2%, o Espectrofotómetro com 1% e finalmente a Bomba do circuito de Reciclagem da água de arrefecimento das máquinas de tingir com pouco mais que 0%. Em consequência dos resultados do trabalho efetuado, apresentaram-se 3 propostas de melhoria com sugestões para trabalhos futuros.

Optimização energética no terminal portuário do complexo petroquímico de Sines

Actualmente a indústria petroquímica é cada vez mais confrontada com a necessidade de poupança de custos. O presente trabalho surge dessa mesma necessidade e foi desenvolvido, no âmbito de um estágio curricular, no Complexo Petroquímico da Repsol, em Sines, durante um período de seis meses. O principal objectivo do estágio foi a optimização energética dos períodos diários de envio de etileno, dentro do complexo, bem como a avaliação energética dos sistemas de refrigeração, no terminal portuário, tendo-se utilizado o software Aspen HYSYS como simulador dos processos. Essa avaliação energética consistiu no cálculo dos coeficientes de performance e das eficiências dos vários compressores, tendo-se verificado que ambos os parâmetros encontram-se abaixo das condições de design para todos os processos, com a excepção do coeficiente de performance do sistema de refrigeração do 1,3-butadieno. Foram desenvolvidas ferramentas em excel que permitem a avaliação em tempo real da eficiência dos vários sistemas de refrigeração, que pode ser usada na sua optimização, ajustando as eficiências reais às de design. Foram estudados dois projectos a implementar no terminal portuário: um sobre a implementação de variadores de frequência nas liquefacções de etileno, que permitirá uma poupança de 62 kW-h/t de etileno recebida, e outro projecto sobre a instalação de um permutador refrigerado com água salgada, que seria colocado a jusante dos aero-arrefecedores, nas liquefacções. Este estudo permitiu concluir que no caso em que o aero-arrefecedor está desligado, poupar-se-ia em média 2,95 kW-h/t de etileno, e quando o aero-arrefecedor estiver em série com o permutador, poupar-se-ia em média 1,88 kW-h/t de etileno. No âmbito da avaliação energética, foram estimadas também as perdas energéticas nos vários compressores do terminal portuário, tendo-se constatado que os compressores do sistema de refrigeração do 1,3-butadieno apresentam maiores perdas por tonelada de produto recebido. No caso da optimização energética, verificou-se que os casos mais rentáveis eram o 3, 4 e o de estudo, sendo que estes permitiram poupanças na ordem dos 900000 €. Concluiu-se também que liquefazer no terminal é melhor das Segundas às Sextas, a partir de 2 t/h, enquanto que aos Sábado, é a partir de 3 t/h. Aos Domingos liquefazer no terminal compensa sempre, porque não há horas de ponta nem horas cheias.

Análise energética e exergética de um ciclo rankine com aquecimento distrital : estudo de uma planta termelétrica

Este trabalho tem por objetivo simular e analisar uma usina termelétrica a carvão em várias condições de funcionamento. A usina simulada neste trabalho é a AVV 1 localizada em Copenhague, Dinamarca. A AVV 1 é uma usina de geração de potência e aquecimento distrital que pode funcionar em várias condições de carga. A simulação da usina supracitada foi tema de um concurso de simuladores proposto no congresso ECOS 2003 realizado em Copenhague, Dinamarca. Para a realização deste trabalho foi construído um programa na linguagem FORTRAN 90. Cada componente da usina é modelado através de equações de balanço de massa e energia, e o sistema completo tem sua solução obtida pelo método de substituição sucessiva. Para viabilizar essa solução é necessário também implementar uma rotina de cálculo de propriedades do fluido de trabalho. No caso estudado, o fluido de trabalho da usina é a água e a formulação utilizada para o cálculo de suas propriedades nos diversos estados é a IAPWS IF-97. A usina é simulada em dois modos de operação: modo de condensação, onde ocorre apenas geração de eletricidade, e em modo de contrapressão, onde há geração de eletricidade e aquecimento distrital, conforme nomenclatura sugerida pela organização do concurso No modo de condensação, são feitas quatro séries de simulações variando a carga de 100% a 40%. Cada série contém um conjunto de hipóteses quanto à variação das eficiências isoentrópicas e pressões das turbinas em função da vazão mássica. No modo de contrapressão, a usina é simulada funcionando com 100% da carga. O programa desenvolvido calcula as propriedades para qualquer ponto de trabalho ao longo da planta, assim como a eficiência da mesma, a potência gerada, e todas as vazões mássicas pertinentes. Além disso, é feita também uma análise exergética da planta. A simulação demonstrou que a planta possui uma eficiência global de 42,02% com uma geração de 250,2 MW em 100% de carga no modo de condensação. Nessas mesmas condições, do ponto de vista exergético, a eficiência encontrada é de 37,21%. No modo de contrapressão, a usina apresenta uma eficiência exergética de 40,19% com um aproveitamento energético de 90,55%. Por fim, é possível também verificar a comportamento da eficiência da planta e a variação de água de resfriamento do condensador com a carga. Os resultados gerados são próximos àqueles encontrados pelos diversos pesquisadores que abordaram o problema.

Análise energética de sistemas de aquecimento de água com energia solar e gás

Esta Tese apresenta uma análise do comportamento térmico de um sistema de aquecimento de água combinando energia solar e gás como fontes energéticas. A ênfase desta análise está na influência que a forma de conexão dos coletores solares e do circuito da fonte auxiliar de energia ao reservatório exercem sobre a eficiência e o custo de operação do sistema. O trabalho engloba uma montagem experimental, caracterização de componentes, validação experimental de um programa de simulação, análises de eficiência utilizando o programa e análises econômicas com dados simulados. Na fase experimental desta Tese, foram montados três sistemas de aquecimento de água. Dois sistemas utilizando reservatórios verticais e um sistema utilizando reservatório horizontal. Os sistemas foram montados com componentes similares: reservatórios metálicos isolados termicamente com capacidade de 600 litros (verticais), reservatório de polietileno isolado termicamente com capacidade de 600 litros (horizontal), 2 coletores solares de placas planas, tubulação de cobre e aquecedores a gás de passagem de 7,5 l /min. Os componentes foram caracterizados mediante a curva de eficiência dos coletores solares, eficiência dos aquecedores a gás de passagem e o coeficiente de perdas térmicas dos reservatórios Sensores foram instalados para monitorar os sistemas em operação. Os sinais dos sensores foram medidos através de uma central de aquisição de dados conectado a um computador. Temperaturas, irradiância solar, consumo de gás e consumo de água foram registrados ao longo do tempo. Os resultados experimentais foram comparados com resultados calculados por meio de um programa desenvolvido no Laboratório de Energia Solar apresentando boa concordância. Utilizando o mesmo programa determinou-se a configuração do sistema de aquecimento de água com energia solar e gás mais eficiente para a cidade de Porto Alegre com um determinado perfil de consumo. Outros tipos de sistemas de aquecimento de água foram simulados para atender o mesmo perfil de demanda. Análises econômicas comparando estes sistemas entre si foram realizadas considerando diversos cenários econômicos.

Caracterização, análise e perspectivas da matriz energética do setor de papel e celulose

O segmento de papel e celulose é um dos mais importantes segmentos industriais eletrointensivos do país. As unidades industriais são intensivas tanto no uso de energia térmica quanto elétrica, nas diversas etapas da produção de celulose e posteriormente na fabricação de papel. Grande parte dessa demanda energética é suprida por combustíveis provenientes do próprio processo, como o licor negro e biomassa florestal, entretanto, em muitos casos as unidades não são autossuficientes em energia. A matriz energética dessa indústria se baseou, inicialmente, no suprimento através do óleo combustível, abundante e barato. Todavia, com as crises de petróleo e a recessão estabelecida no país na segunda metade da década de 70, ocorreram rápidas e significativas mudanças, motivadas pelo incentivo do uso do licor negro em caldeiras de recuperação química. O gás natural, com a exploração das bacias de Santos e Campos, bem como com a construção do Gasoduto Brasil-Bolívia, também se tornou uma boa opção energética para a substituição do óleo combustível. Nesse trabalho buscou-se analisar as possíveis trajetórias da matriz energética da indústria de papel e celulose brasileira, no horizonte de curto e médio prazo, assim como identificar os fatores de transformação no histórico da matriz e definir tendências para o mercado de combustíveis e para o desenvolvimento tecnológico associado ao uso dos produtos energéticos no setor. As principais mudanças na participação dos insumos energéticos dessa indústria se deveram não somente pela relação de preço, mas também associadas às políticas setoriais, como o incentivo à autoprodução de energia e aproveitamento de subprodutos para diminuir a dependência externa de combustíveis e energia elétrica. Investimentos no aumento de eficiência dos processos e a adoção de tecnologias avançadas na geração de energia levarão à menor dependência externa de combustíveis e energia elétrica. A elevação dos preços dos combustíveis fósseis, associada à formação pouco transparente do preço em mercados verticalizados, tem proporcionado um incentivo à ampliação do uso de biomassa na matriz energética. Além disso, diante das incertezas sobre a demanda futura de celulose,a competitividade da indústria de papel e celulose estará vinculada à diversidade nos produtos gerados, aplicando o conceito de biorrefinarias florestais e realizando os múltiplos aproveitamentos da biomassa em rotas tecnológicas distintas.

Eficiência do processo de obtenção do biodiesel de girassol usando o catalisador KNO3/Al2O3

It is known that the head office world energetics is leaning in the fossil fuels. However, the world panorama is changing quickly, for linked reasons to three of the humanity's great concerns in that century beginning: environment, global economy and energy. The biodiesel production is based on the transesterificação of vegetable oils or animal fats, using catalysts homogeneous or heterogeneous. The process of heterogeneous transesterificação presents lower conversions in comparison with the homogeneous, however, it doesn't present corrosion problems and it reduces to the occurrence of parallel reactions as saponification. In this sense, this work has for purpose the synthesis of a heterogeneous catalyst, KNO3/Al2O3, that soon afterwards was used in the reaction of transesterificação of the oil of the Helianthus annuus L. (sunflower). The solid materials (it supports and catalyst) they were analyzed by diffraction of ray-X (XRD) and electronic microscope of sweeping (MEV). After the analysis of Al2O3, a structure monophase amorphous tetragonal was verified, with characteristic patterns of that material, what could not be visualized in the difratograma of the catalyst. The biodiesel obtained with 4% wt. of KNO3/Al2O3 it was what obtained a better cinematic viscosity 8,3 mm2/s, comparing with the norms of ANP, and it also presented the best conversion tax in ethyl ésteres, in accordance with the quantitative measure starting from TG, that was of 60%. While the biodiesel with 6% wt. and with 8% wt. of KNO3/Al2O3 it was it that no transesterificou, because it was observed in the analysis termogravimétrica of those two materials, a single thermal event, that it corresponds the decomposition or volatilization of the triglycerides

Análise da eficiência de dois sistemas de distribuição de rosas do Estado de São Paulo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise físico-química e energética do resíduo da terra diatomácea utilizada como auxiliar de filtração na indústria de cerveja

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Análise energética do milho em sistema de plantio direto, em assentamento rural, Itaberá/SP

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Análise econômico-energética de utilização de resíduo industrial florestal para geração de energia térmica: um estudo de caso

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA