III Encontro Paranaense de Engenharia e Ciência
Toledo – Paraná, 28 a 30 de Outubro de 2013
Análise termodinâmica e termoeconômica de um sistema de
cogeração utilizando biomassa da cana-de-açúcar – estudo de caso
Rafael Delapria Dias dos Santos1; Márcio Higa2
(1) Pós-Graduando, Universidade Estadual de Maringá – UEM, Especialização em Tecnologia Mecânica
do Setor Sucroalcooleiro – E-mail: rafaeldelapria@gmail.com.
(2) Orientador, Prof. Dr. - Universidade Estadual de Maringá-UEM, Departamento de Engenharia
Mecânica – DEM. E-mail: mhiga@uem.br
Resumo: O desempenho térmico de um sistema de cogeração deve ser avaliado de forma diferenciada quando
comparado a um sistema em que o único objetivo é geração de potência. Esta diferenciação decorre da qualidade da
energia utilizada em forma de calor ou trabalho, conforme os princípios da Segunda Lei da Termodinâmica e dos
conceitos de Exergia. Além disso, a avaliação do desempenho térmico deve estar associada aos custos econômicos
de investimento, operação e manutenção do sistema, o que pode ser conseguido por meio da Termoeconomia. Este
trabalho utiliza os conceitos de Exergia e Termoeconomia para avaliar um sistema de cogeração de uma planta
industrial de uma usina de açucar e álcool como Estudo de Caso. Diferentes índices de desempenho propostos por
outros autores em trabalhos anteriores foram utilizados e demonstraram que a usina em estudo apresenta um bom
desempenho termoeconômico.
Palavras – Chave: Cinza de eucalipto; Corante reativo; Cinética de adsorção; Equilíbrio; Planejamento DCCR.
INTRODUÇÃO
Este cenário criado pela necessidade
de desenvolvimento e uso de novas fontes
energéticas é amplamente favorável à
utilização da biomassa como fonte de
geração de energia elétrica.
Ao longo do século XX, o sistema
elétrico mundial se tornou cada vez mais
centralizado no que diz respeito à geração de
eletricidade, principalmente devido à
estruturação e transmissão de energia a
longas distâncias. Entretanto, a elevação do
custo de eletricidade devido às políticas
ambientais, somado a recessão de produção
nos países industrializados e a crise do
petróleo, vêm incentivando a busca por
outras fontes geradoras de energia e
acelerando o processo de reformulação do
setor para um sistema mais descentralizado.
A necessidade de melhoria no sistema
energético brasileiro ficou ainda mais
evidente na crise do apagão em 2001, que
ocorreu devido à falta de investimento no
setor elétrico, ausência de um planejamento
energético adequado, aumento da demanda
no consumo decorrente do crescimento
econômico da população. Além disso, a seca
que ocorreu no País nesta época agravou a
crise, visto que a energia utilizada em grande
parte é proveniente da força das águas.
Segundo Rezac e Metghalchi (2004), a
introdução de uma energia “limpa” e barata
tem a capacidade de promover governos, de
melhorar a economia dos países pobres, de
oferecer saneamento básico e melhorar os
benefícios de saúde, assim como também
reduzir a quantidade de poluentes que
entram em nossa atmosfera sob a forma de
gases de efeito estufa.
Este contexto de crise incentivou o
aumento nas pesquisas em torno da
cogeração visando a produção excedente de
eletricidade no setor sucroalcooleiro. O
motivo da comercialização do excedente
elétrico deve-se a biomassa residual da
moagem da cana-de-açúcar. Esta é
constituída por elevados teores de materiais
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207
III Encontro Paranaense de Engenharia e Ciência
Toledo – Paraná, 28 a 30 de Outubro de 2013
lignocelulósicos, que os tornam matériasprimas capazes de produzir energia térmica e
elétrica.
Considerando que os volumes de controle
se encontram em regime permanente e que
as variações de energia cinética e potencial
podem ser desprezadas, a Primeira Lei da
Termodinâmica pode ser descrita seguinte
forma (BORGNAKKE et al., 2009).
O uso da biomassa da cana-de-açúcar
com fins energéticos vem não apenas
contribuir com a oferta de energia nos
momentos de seca e crise energética, mas
também surge como fonte de energia que
não agride ao meio ambiente.
̇
̇
∑ ̇
(1)
∑ ̇
No
esquema
tradicional
de
funcionamento de uma usina de açúcar e
álcool a matéria prima após ser moída,
fornece o caldo para a produção de açúcar e
álcool. O bagaço é utilizado para produção
de vapor nas caldeiras. O vapor primário
(alta pressão) é fornecido para as turbinas
com o objetivo de gerar potência para o
acionamento de equipamentos na moenda,
bombeamento, geração elétrica entre outros.
O vapor secundário (baixa pressão)
resultante do escape das turbinas é utilizado
como fonte de calor para aquecimento,
evaporação, cozimento e destilação. Se
houver falta de vapor secundário, pode-se
haver um complemento por meio das linhas
diretas de vapor primário, por válvulas
redutoras de pressão. Todas as usinas do
Brasil são auto-suficientes em relação a
geração de energia eletromecânica e calor
para o processo (HIGA, 2003).
onde;
̇
- Taxa de transferência de calor
no volume de controle (kW); ̇
- Taxa de
potência referente ao volume de controle
(kW); ̇ - Fluxo de massa de entrada no
volume de controle (kg/s); ̇ - Fluxo de
massa de saída no volume de controle
(kg/s); - Entalpia específica da entrada do
volume de controle (kJ/kg);
- Entalpia
específica da saída do volume de controle
(kJ/kg).
A Primeira Lei da Termodinâmica
para volume de controle é fortemente
baseada na utilização da propriedade
entalpia, que nos permite analisar os
processos dentro de um sistema de maneira
quantitativa. Já a Segunda Lei da
Termodinâmica baseia-se na propriedade
entropia, que permite a realização de uma
análise quantitativa e qualitativa dos
processos.
OBJETIVO
Modelar a configuração atual de uma
usina de açúcar e álcool localizada no
interior do Paraná, realizando análises
termodinâmicas e termoeconômicas do
aproveitamento do bagaço da cana-de-açúcar
em seu sistema de cogeração.
Este
segundo
princípio
está
relacionado à qualidade da energia e direção
do fluxo energético. Um de seus postulados
afirma que o calor fluirá da temperatura
mais alta para a mais baixa, caso as
temperaturas sejam iguais não haverá fluxo
de calor.
METODOLOGIA
A Segunda Lei afirma que não há
processo natural reversível. Isto significa
que cada processo envolve a degradação dos
recursos energéticos, ou seja, eles são
considerados irreversíveis.
Fundamentos da análise energética
A solução do problema tratado neste
artigo envolve os princípios básicos da
termodinâmica, respectivamente, Primeira e
Segunda Leis da Termodinâmica.
O balanço de entropia para um volume
de controle em regime permanente pode ser
descrito assim:
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III Encontro Paranaense de Engenharia e Ciência
Toledo – Paraná, 28 a 30 de Outubro de 2013
̇
∑
̇
∑ ̇
cinética, química e física. Quando as
exergias cinéticas e potenciais podem ser
desprezadas, a exergia do fluxo de um fluido
é dada somente pela soma das exergias
físicas e químicas.
(2)
∑ ̇
(
onde;
̇
∑(
- Taxa de geração de entropia no
volume de controle (kW/K);
̇
)
(
)
(3)
)
- Taxa de
entropia gerada pelo fluxo de calor no
volume de controle (kW/K);
Temperatura superficial do volume de
controle (K);
- Entropia específica na
entrada do volume de controle (kJ/kg.K);
- Entropia específica na saída do volume de
controle (kJ/kg.K).
onde;
- Temperatura de referência (K);
- Refere-se ao potencial químico de
);
referência do elemento (
Potencial químico do elemento na
); - Fração do componente
mistura(
na mistura.
Fundamento da análise exergética
De acordo com Kotas (1985), a
palavra exergia foi utilizada pela primeira
vez por Rant em 1956, para substituir vários
termos de significados similares que eram
empregados em diferentes países: energia
útil (França), disponibilidade (EUA) e
capacidade de trabalho (Alemanha).
O estado morto ou ambiente de
referência é indicado pelo subíndice “0”. O
trabalho reversível será máximo quando
e
.
Fazendo uso da ideia de um ambiente
que represente o mundo físico real, este
artigo adotorá como ambiente de referência
às condições normais de temperatura e de
pressão (CNTP), =298,15K e =101,325
kPa.
Segundo Rant, apud Torres (2001), foi
ele quem sugeriu a palavra exergia, também
propôs a palavra Anergia, que é a parte da
energia não aproveitada, ou melhor: Energia
= Exergia + Anergia. Energia, portanto, é
tudo aquilo que pode ser aproveitado
(exergia) somado àquilo que não é útil
(anergia). Em outras palavras energia é
aquilo que pode ser convertido em calor e/ou
trabalho. Porém, para calcular a exergia é
necessário que se defina o estado de
referência, para que se tenha uma base sobre
quais são os valores a serem adotados
(SHIRMER, 2006).
Índices de desempenho de sistemas de
cogeração
Para Szargut et al. (1988), exergia é a
quantidade de trabalho obtido quando uma
massa é trazida até um estado de equilíbrio
termodinâmico com os componentes comuns
do meio ambiente.
Ensinas (2008) cita que plantas de
geração de potência convencionais e
sistemas
de
cogeração
apresentam
concepções diferentes. As plantas de geração
de potência (geralmente elétrica) procuram
ter uma máxima eficiência, enquanto os
projetos de cogeração requerem o
atendimento das demandas de calor e
potência. Visto que ambos os produtos
apresentam suas vantagens, e necessidades
de acordo com a produção, a escolha de
índices de desempenho térmicos adequados
passou a ser muito importante.
Segundo o mesmo autor, a exergia
total de um determinado fluxo, de um fluido
pode ser subdividida em exergia potencial,
O objetivo de utilizar os índices de
desempenho é avaliar os sistemas de
cogeração como um todo, esclarecendo as
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diferenças entre eles, principalmente com
relação à aplicação de métodos baseados na
primeira e segunda leis da termodinâmica.
̇
A efetividade de custo de um sistema
de cogeração está diretamente relacionada
com a quantidade de potência elétrica que
um sistema é capaz de produzir para uma
determinada quantidade de calor utilizada no
processo.
O Fator de Utilização de Energia
(FUE) representa a relação entre a energia
térmica ou eletromecânica aproveitada no
ciclo e a energia do combustível gasta para
geração de vapor.
̇
̇
Para que seja possível a avaliação da
eficiência global da planta, é necessária a
consideração de toda potência gerada
(mecânica ou elétrica), de toda energia (útil
e perdida), bem como da energia
proveniente do combustível.
̇
onde;
̇
- Fluxo de massa do
combustível na caldeira (kg/s);
Poder calorífico inferior do combustível
(kJ/kg).
̇
̇
̇
̇
̇
̇
̇
̇
Índice de Poupança de Energia (IPE),
esta relacionado à economia de energia em
um combustível e é obtido em sistemas de
cogeração que produzem separadamente
energia térmica e elétrica.
̇
(8)
̇
(4)
̇
̇
̇
Autores como Lizarraga (1994),
Barreda Del Campo (1999), Fiomari (2005),
Rocha (2010) entre outros discutem e
utilizam estes índices em seus trabalhos para
avaliação de sistemas térmicos.
̇
(7)
(9)
relação potência elétrica gerada e a
quantidade de cana moída.
̇
̇
(5)
(10)
onde;
̇
moída (kg/s).
onde;
– Eficiência térmica de
caldeiras que produzem apenas vapor
saturado (77%);
– Eficiência
térmica das turbinas de uma planta potência
com referência (40%).
- Fluxo de massa de cana
Fundamentos termoeconômicos
A termoeconomia é uma metodologia
desenvolvida com base nos conceitos de
exergia para análise de sistemas térmicos.
Para
a
disseminação
da
análise
termoeconômica é necessária à realização de
uma análise exergética seguida uma análise
econômica. Esta metodologia tem como
objetivo principal atribuir custos a um
portador de energia.
A partir desta equação também define
a Eq. (6) abaixo que se refere à quantidade
de Energia a Economizar (EEC), devido à
cogeração.
(6)
Este trabalho utilizará a metodologia
exergoeconômica que faz uso da alocação
dos custos médios dos equipamentos, sendo
capaz de determinar o custo dos produtos, de
fornecer um meio de alocação dos gastos e
O Índice de Geração de Potência (IGP)
é capaz de calcular separadamente a
eficiência da geração de potência, subtraindo
a energia utilizada para fins de aquecimento.
Anais do III Encontro Paranaense de Engenharia e Ciência – 28 a 30 de Outubro de 2013 – Toledo–PR
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atuar como base de informações para tomada
de decisões operacionais, conforme proposta
de Bartolomé, Lozano e Valero (1996).
apropriada para este fim. Entretanto, será
utilizado o software EES® (Engineering
Equation Solver), desenvolvido por Klein e
Alvarado
(1995),
que
permite
a
determinação
de
propriedades
termodinâmicas, como entalpia e entropia,
de maneira simples e eficiente, sem haver a
necessidade de recorrer a tabelas
termodinâmicas.
A metodologia exergoeconômica
quando formulada para um balanço de custo
de maneira individual em cada componente
do sistema k, tem-se que a soma das taxas de
custo associado a todos os fluxos exergéticos
de saída do sistema, é igual à soma das taxas
de todos os fluxos exergéticos de entrada
mais o preço devido ao investimento de
capital e despesas com operação e
manutenção de cada k-componente.
∑
( ̇
)
̇)
(
∑
( ̇
(
̇)
)
̇
DETALHAMENTO
ANÁLISE
onde;
As variáveis , ,
e
equivalem
aos custos exergoeconômicos os respectivos
fluxos físicos (entrada, saída, trabalho e
calor gerado no interior do volume de
controle). O custo médio de cada fluxo é
dado em unidades monetárias, por kJ, por
exemplo, R$/kJ (reais por Kilojoule).
Nota-se que quando um componente
recebe uma determinada quantidade de
potência proveniente de um compressor ou
uma bomba ̇
inverte seu sinal e se torna
negativo. O mesmo ocorre com a
transferência de calor para o sistema, onde o
termo ̇ aparece com sinal negativo.
No caso do sistema proposto neste
trabalho, considera-se que o custo dos
equipamentos é zero, pois já foram pagos.
CASO
EM
O estudo de caso refere-se a uma usina
sucroalcooleira localizada no interior do
Paraná. A empresa trabalha com duas
caldeiras de 22,5 bar, e somente com
turbinas de contrapressão. É possível
observar que todos os acionamentos
(moendas, exaustores, ventiladores e
bombas) não são eletrificados.
(11)
- Exergia específica de entrada do
volume de controle (kJ/kg);
- Exergia
específica de saída do volume de controle
̇ – Custo médio total do
(kJ/kg);
equipamento por unidade de tempo no
componente k (R$/s).
DO
O QUADRO 1 apresenta dados da
safra 2012/2013.
QUADRO 1 - Dados de moagem, consumo e
produção de bagaço da safra 2012/2013.
Parâmetros
Cana moída total
Período de safra
Dias efetivos de safra
Moagem diária
Moagem horária
Teor de fibra da cana
Teor de fibra do
bagaço
Fluxo de bagaço na
caldeira 1
Fluxo de bagaço na
caldeira 2
Fluxo de bagaço nas
caldeiras
Fluxo de bagaço total
produzido
Fluxo de bagaço
residual
Bagaço total residual
da safra
Ferramenta computacional
Valores
1.970.165
282
231
8.520
355
12,5
Unidades
t
Dias
Dias
t/dia
t/h
%
47,4
%
34,6
t/h
37,3
t/h
71,9
t/h
92,45
t/h
20,55
t/h
133.944
t
Fonte: Própria.
As equações podem ser solucionadas
utilizando-se qualquer ferramenta de cálculo
Anais do III Encontro Paranaense de Engenharia e Ciência – 28 a 30 de Outubro de 2013 – Toledo–PR
211
Na
FIGURA 1 encontra-se representada sob a forma de fluxograma o ciclo de potência da usina em análise.
FIGURA 1 - Planta atual da usina em análise.
212
O QUADRO 2 - descreve o equacionamento termoeconômico para cada volume de
controle descrito na
FIGURA 1.
QUADRO 2 - Equacionamento termoeconômico.
Componente
Bomba da
Caldeira
Entrada
̇
+ ̇
̇
+
̇
Caldeira 1
̇
+ ̇
+
̇
̇
Caldeira 2
̇
+ ̇
+
̇
̇
Dessuper 1
Dessuper 2
Evaporação do
Caldo
Junção 1
Junção 2
Junção 3
Junção 4
Junção 5
Junção 6
Redutora
Turbina 5/6 T.
Turbina 3/4 T.
Turbina 1/2 T.
Turbina Água
Caldeira
Turbina Bomba
Dest.
Turbina
Desfibrador
Turbina
Exaustor 1
Turbina
Exaustor 2
Turbina Gerador
DME-450
Turbina Picador
Turbina Spray
Fábrica
̇
̇
̇
̇
̇
̇
̇ +
̇
̇ +
̇ +
̇ +
̇
̇ +
̇ +
̇
̇ +
̇
̇
̇
̇ +
̇
̇ + ̇
̇ + ̇
̇ + ̇
̇ + ̇
̇
̇
̇
̇
̇
+
̇
̇
̇
+
̇
̇
̇
̇
̇
̇
̇ +
̇
+
̇
+
+ ̇
̇
Equação
Auxiliar
Saída
̇
̇
̇
̇
̇
+
+ ̇
̇
+ ̇
̇
+
̇
̇
+
̇
+ ̇
̇
+
̇
̇
+ ̇
̇
+
̇
̇
+ ̇
̇
+ ̇
̇
̇
̇ + ̇
̇
̇
+
̇
+
+
̇
Na TABELA são encontrados os parâmetros característicos de operação da planta
industrial atual da empresa.
213
TABELA 1 - Parâmetros característicos de operação.
Pontos
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
̇ (t/h)
90
28,85
61,15
85
113,8
10,22
10,22
20,31
20,31
18,92
18,92
17,7
17,7
23,24
23,24
23,47
23,47
103,6
3,31
106,9
3,11
3,11
3,781
3,781
3,761
3,761
7,593
7,593
38,9
38,9
4
4
14,22
2,34
18,24
34,8
141,7
180,6
180,6
5,65
3,31
2,34
175
85
90
T( )
310
310
310
290
295
295
155
295
170
295
163
295
156
295
164
295
165
163,9
80
161,3
310
192,5
310
198
310
190
310
208
310
150,3
310
311
195,3
80
199,6
189,8
168,3
104
105
105
105
105
105
105
105
P (KPa)
2258
2258
2258
2258
2258
2258
247
2258
247
2258
247
2258
247
2258
247
2258
247
247
100
247
2258
247
2258
247
2258
247
2258
247
2258
247
2258
247
247
247
247
247
480
247
2258
2258
2258
2258
2258
2258
2258
h (kJ/kg)
3039
3039
3039
2991
3003
3003
2765
3003
2806
3003
2792
3003
2778
3003
2794
3003
2796
2794
335
2788
3039
2852
3039
2864
3039
2847
3039
2884
3039
2766
3039
3093
2858
335,1
2867
2847
2847
436,1
442,6
442,6
442,6
442,6
442,6
442,6
442,6
s (kJ/kg.K)
6,74
6,74
6,74
6,657
6,678
6,678
7,175
6,678
7,271
6,678
7,238
6,678
7,205
6,678
7,243
6,678
7,248
7,242
1,075
7,23
6,74
7,372
6,74
7,396
6,74
7,361
6,74
7,439
6,74
7,177
6,74
7,832
7,384
1,075
7,403
7,36
6,929
1,352
1,364
1,364
1,364
1,364
1,364
1,364
1,364
(kJ/kg)
1034
1034
1029
1011
1017
1017
630,3
1017
643,2
1017
638,6
1017
634,1
1017
639,2
1017
639,9
639,1
18,97
637,4
1034
659
1034
663,1
1034
657,2
1034
670,7
1034
661,1
1034
762,2
661,1
19,12
664,3
657
726
37,62
40,66
40,66
40,66
40,66
40,66
40,66
40,66
Fonte: Própria.
RESULTADOS
Os resultados da análise termodinâmica e termoeconômica serão apresentados a seguir.
214
Resultados termodinâmicos
O Erro! Fonte de referência não encontrada. refere-se à descrição da potência gerada por
cada equipamento, baseado no princípio da Primeira Lei da Termodinâmica a soma equivale à
10.529,7
.
TABELA 2 - Potência gerada.
Parâmetros Turbinas
Potência (
Picador Cop 8
1.350
Desfibrador
e Ternos da Moenda
e Ternos da Moenda
e Ternos da Moenda
Turbogerador DME-450
1.350
1.110
1.110
1.110
2.952
)
Parâmetros Turbinas
Turbo Bomba Água
Cald.
Turbo Bomba Dest.
Turbo Spray
Exaustor 01
Exaustor 02
Potência
(
)
326,7
200
676
161
184
Fonte: Própria.
A Erro! Fonte de referência não encontrada. representa os indicadores de desempenho baseado
na Primeira Lei da Termodinâmica.
TABELA 3 - Índices de desempenho e eficiência global da planta industrial, baseado na Primeira Lei da
Termodinâmica.
FUE
0,8302
IPE
0,862
EEC
0,138
IGP
1,157
RPC
0,08943
(%)
0,8281
29,66
A Os indicadores de desempenho demonstram que a usina em análise apresenta ótimos
índices quando comparada a outros estudos.
O sistema utiliza quase toda a energia proveniente da biomassa, conforme constata o
elevado valor de FUE. Além disso, apresenta um alto índice de economia do combustível 13,8%,
estando acima da média comparada.
TABELA apresenta uma comparação entre índices de desempenho, com alguns índices
obtidos de outros trabalhos, para expormos situações reais em indústrias que apenas praticam o
processo de cogeração.
Os indicadores de desempenho demonstram que a usina em análise apresenta ótimos
índices quando comparada a outros estudos.
O sistema utiliza quase toda a energia proveniente da biomassa, conforme constata o
elevado valor de FUE. Além disso, apresenta um alto índice de economia do combustível 13,8%,
estando acima da média comparada.
TABELA 4 - Tabela comparativa dos índices obtidos.
Exemplo
Usina Vale do Rosário (safra 96)
Usina Vale do Rosário (safra 97)
Usina Vale do Rosário (safra 98)
Usina Cruz Alta (safra 2000)
Destilaria Pioneiros
(safra 2003-2004)
Usina A (safra 2009)
Usina B (safra 2009)
FUE
0,75
0,75
0,735
0,784
IPE
0,954
0,968
0,945
0,974
EEC
0,046
0,032
0,055
0,026
IGP
0,57
0,513
0,548
0,49
RPC
0,095
0,087
0,133
0,08
0,606
0,814
0,186
0,046
0,082
0,82
0,75
0,8646
0,945
0,1354
0,055
0,856
0,703
0,1676
0,0771
Fonte: (Prieto, 2003; Fiomari et al., 2005 e Barreda Del Campo, 1999).
215
Em relação ao IGP, constata-se que é necessário uma baixa quantidade de energia para
produzir 1 kW de potência (elétrica e/ou mecânica).
A relação RPC indica a quantidade de potência total produzida e o calor destinado ao
processo mostra que as usinas produzem muito mais calor do que potência mecânica ou elétrica.
Este valor encontrado para usina atual demonstra a baixa produção de energia elétrica, mesmo
porque o nível de pressão e temperatura do vapor de alta pressão utilizado é de apenas 22,5 bar e
310º C, quando a tendência é o aumento destes patamares para valores na ordem de 120 bar e
530º C, Prieto, 2003 citou que o nível de pressão da usina Cruz Alta era de 60 bar e 480 º C,
valor considerado ainda alto para os padrões atuais.
Resultados termoeconômicos
A partir da análise termoeconomica é possível variar o custo de aquisição do bagaço e
então determinar qual será o custo de geração de eletricidade e o custo de vapor destinado ao
processo.
Neste trabalho, toma-se como referência o valor de R$15/t que é o preço médio adotado
para a venda de bagaço entre as usinas em época de safra. O custo de eletricidade gerada é de
R$ 86,18/MWh, utilizando a referência adotada para o preço do bagaço de R$15/t.
A
FIGURA 1 mostra o custo de eletricidade produzida em função do custo do bagaço.
Custo da Eletricidade produzida
R$/MWh
350
300
250
200
150
100
50
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Custo do Bagaço R$/t
FIGURA 1 - Custo médio de eletricidade em função do custo de bagaço.
A
FIGURA 2 representa o custo de eletricidade produzida e o custo de vapor de
processo em função do custo do bagaço.
216
Custo do Vapor de Processo R$/t
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Custo do Bagaço R$/t
FIGURA 2 - Custo do vapor do processo em função do custo de bagaço.
Observa-se neste caso que o custo de vapor de processo é de R$ 20,91/t.
econômica, encontrando-se dentro dos
padrões do setor. Como sugestão futura
sugiro, uma análise termoeconômica e
econômica de uma planta moderna capaz de
exportar energia elétrica para avaliar o
custo-benefício.
CONCLUSÕES
A avaliação do desempenho térmico
de um sistema de cogeração deve ocorrer de
forma criteriosa, considerando a qualidade
da energia utilizada em forma de calor ou
trabalho, conforme os princípios da Segunda
Lei da Termodinâmica e dos conceitos de
Exergia. Além disso, a avaliação do
desempenho térmico deve estar associada
aos custos econômicos de investimento,
operação e manutenção do sistema, o que
pode ser conseguido por meio da
Termoeconomia. Este trabalho utilizou
diferentes índices de desempenho propostos
por outros autores para verificar e comparar
a usina em estudo com outras plantas
industriais.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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termoeconômica do sistema de cogeração da
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HIGA, M. Cogeração e Integração Térmica em
Usinas de Açúcar e Álcool. 2003. 137 f
Dissertação (Doutorado em Engenharia Mecânica) UNICAMP – Universidade Estadual de Campinas,
Campinas. 2003.
Considerando o valor de R$15/t,
observa-se
a
partir
da
análise
termoeconômica o baixo custo de geração de
eletricidade R$ 86,18/MWh, devido a
elevada quantidade de bagaço excedente.
Outro ponto importante a constatar é
também o custo de geração de vapor para o
processo, este valor é considerado bom,
apresentando resultados melhores do que de
outros estudos.
Com relação aos demais índices de
desempenho constata-se que a usina
estudada apresenta indicadores semelhantes
a outras empresas do setor, desta forma, a
mesma pode ser considerada eficiente e
217
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218
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Análise termodinâmica e termoeconômica de um sistema de