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Título
Sistemas de Refrigeração a partir da Cogeração: Análise e simulação de propostas para o caso de cervejarias utilizando gás natural
Orientador
PAULO AUGUSTO CAUCHICK MIGUEL
Autor
Antonio Garrido Gallego
Palavra chave
Cogeração, Cervejaria, Absorção, Refrigeração, Planejamento Industrial.
Grupo CNPQ
Programa
MS - ENGENHARIA DE PRODUÇÃO (PPGEP)
Área
ENGENHARIAS
Data da defesa
07/05/1998
Nº Downloads
6097
Resumo
O presente trabalho busca analisar algumas propostas de geração combinada de calor e potência com o uso da cogeração, para o sub-setor industrial de produção de cerveja.
Tomando como referencia a perspectiva de utilização do gás natural oriundo da Bolívia, ou mesmo dos campos extrativos nacionais são analisadas três propostas de cogeração e comparadas com a tradicional tecnologia em uso no sub-setor analisado. A partir de balanços
de massa e energia, simulações de consumo energético envolvendo energia elétrica, térmica e de refrigeração, análise dos custos operacionais e de equipamentos, e dos rendimentos exergéticos das propostas, são discutidas as viabilidades técnico, econômicas e ambientais das
propostas de cogeração assim como a tecnologia tradicional em uso no setor em questão.
Para a avaliação das propostas foram realizados levantamentos das demandas de energia elétrica, vapor e refrigeração para a produção de cerveja da empresa Antarctica (Jaguaríuna).
A partir dos levantamentos, foram propostas três configurações de cogeração, tendo como equipamentos comuns duas turbinas a gás com caldeira de recuperação. As propostas se diferenciam na concepção do sistema de refrigeração. Na proposta 1 utiliza-se um sistema de
refrigeração por compressão de amônia, enquanto na proposta 2 é utilizado um sistema de refrigeração por absorção água-amônia e na proposta 3 sistema combinado com compressão e absorção. A empresa avaliada utiliza atualmente um sistema de refrigeração por compressão
tendo amônia como fluído refrigerante
As turbinas foram especificadas para atender o pico de demanda máximo de energia da empresa. Entretanto, como existem períodos de disponibilidade para geração de energia elétrica excedente, são feitas simulações inicialmente das turbinas operando somente para atender à demanda da empresa, e em um segundo momento com a possibilidade destas
operarem a plena carga vendendo energia excedente para a concessionária. Verificou-se que o custo operacional da condição atual de operação é superior a quaisquer das propostas.
As propostas com venda de energia para a concessionária apresentaram-se atraentes dentro do cenário proposto de tarifa de venda de energia de 40 R$/MWh, e o gás natural a um custo de 3,38 R$/MBtu.
Dentre as propostas de cogeração analisadas, a que apresentou melhor resultado foi a que possui o sistema de refrigeração combinado com compressão e absorção. Do ponto de vista energético e operacional esta proposta apresentou melhor rendimento e menor custo operacional, além da flexibilidade para absorver as variações de demanda de energia elétrica e térmica que ocorrem no processo de fabricação da cerveja.
De forma global, a combinação da análise exergética, econômica e ambiental é uma ferramenta importante para a avaliação de novos projetos, ou readequação dos sistemas existentes.
Abstract
The present work analyses some proposals of cogeneration systems for the simultaneous generation of power, heat and refrigeration in a brewery. The requirements of steam, refrigeration and electricity, as well as the production of beer in a plant of the Antarctica Company, located in Jaguariuna – SP were collected monthly for the year of 1997. Three conceptions of systems using two gas turbines with heat recovery steam generator were then proposed to meet the surveyed demand. The proposals differ in the refrigeration system: the first one uses a traditional ammonia compression system while the second uses an ammonia
absorption system, the third proposal is a combination of the compression and absorption systems. These proposals are compared to the present configuration which purchases electricity from the Public Utility for power and refrigeration (using an ammonia compression)
system, and fuel oil to generate steam for process heat. The technical, economical and environmental feasibility of the proposals, as well as of the present configuration are discussed on the basis of mass balances, energy balances (first law of Thermodynamics), exergy fluxes
(second law analysis), operational and capital costs, based on simulation of the the performance of each configuration proposed to meet the monthly electricity, steam and refrigeration requirements for the referred plant. The turbines were chosen so as to meet the
peek energy demand of the plant and two cases were simulated for each proposal: turbine operation meets only the demand of the plant and turbine operates at full load, selling electricity for the Public utility. Results obtained show that the current operational costs are
higher than any of the proposals presented. The high capital costs of the proposals, though, make them less interesting financially. The simulation of the case of sale of excess electricity to the Public Utility is very attractive, considering the cost of natural gas 3,38 U$/Mbtu and the fare of 40 U$/MWh. The proposal of best performance energetically, operationally and economically is the one that uses the combined compression and absorption system, presenting
a flexibility to absorb the variations of the electrical and thermal energy demand inherent to the process of production of beer. In general terms, the combination of energy, exergy, economic and environmental analysis are important tools to evaluate concurrent industrial energy technologies.
