TCC - Engenharia de Energia

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ILATIT - Centro de Tecnologia e Infraestrutura - Bacharelado em Engenharia de Energia

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Análise Teórica da Viabilidade do Ponto de Vista Técnico da Implementação de um Sistema de Cogeração Utilizando como Combustível o Biogás
(2016) Marcondes, Alexandre; Braga, Walber Ferreira
Neste trabalho de conclusão foi realizada uma análise teórica do ponto vista termodinâmico da implementação de um sistema de cogeração de eletricidade e refrigeração, utilizando uma microturbina a gás e, um sistema de refrigeração por absorção e utilizando o biogás como combustível. Para tal, foi realizado o levantamento bibliográfico sobre o tema, foi definido o esquema básico da proposta, foram realizados os balanços de massa e energia para a realização do equacionamento do sistema, foram definidas as variáveis de entrada e por fim a simulação do sistema foi realizada. O sistema foi calculado para uma potência elétrica de saída de 100 kW, sendo que a potência de refrigeração obtida aproveitando-se os gases de saída da turbina foi de 34,79 kW. O rendimento elétrico apresentado pela microturbina foi de 25,84%, o COP do sistema de refrigeração obtido foi de 0,8079 e o fator de utilização do sistema de cogeração obtido foi de 45,85%. Após obtidos os resultados, foram realizadas análises a respeito da cristalização da solução de LiBr-H 2 O, e foi observado que operando nas condições adotadas não haveria risco de cristalização dos sais no sistema. Foi verificada também a influência dos regeneradores: para a microturbina a gás e para o sistema de refrigeração o aumento do rendimento e do COP, respectivamente, é de cerca de 10% com a adoção do regenerador.
Análisis energético y exergético de una planta de producción de hidrógeno electrolítico
(2016) Galeano Espinola, Diego Osmar; Acevedo, Luís Evelio Garcia
Fue realizado un análisis termodinámico de una planta de producción de hidrógeno a partir la electrólisis del agua, ubicada en la ciudad de Foz de Iguazú – Brasil, con una capacidad de producción de 10 Nm 3 /h. Las diferentes etapas del proceso fueron evaluadas por medio de balances de masa, energía y exergía, analizando desde el suministro de energía eléctrica y agua, hasta el almacenamiento del hidrógeno presurizado a 350 bar. Los parámetros considerados para los cálculos son datos reales de operación nominal de la planta, que fueron utilizados como variables de entrada de un modelo termodinámico implementado en el EES (Engineering Ecuation Solver), del cual se obtuvo como resultados eficiencias globales de energía y exergía de 57.1% y 53.1% respectivamente. También se identificó que, al utilizar energía eléctrica para producir hidrógeno, las principales perdidas termodinámicas están asociadas al proceso de separación del agua, y a las irreversibilidades de la transferencia de calor para enfriamiento y calentamiento de los procesos de purificación y compresión de los gases. Las perdidas asociadas al calor residual, debido a su baja calidad, no son tan representativas como acostumbran indicar los análisis energéticos
Reforma oxidativa de bioetanol para producción de hidrógeno sobre catalizadores bimetálicos soportados en Nb2O5
(2016) Cortazzo Dorado, Ana Laura; Furtado, Andréia Cristina
La reforma oxidativa de bioetanol fue llevada a cabo sobre catalizadores bimetálicos Ni − Cu soportados en Nb 2 O 5 para la producción de hidrógeno. El soporte fue calcinado a 200 o C y 800 o C, lo que permitió analizar la influencia de la temperatura de calcinación sobre las propiedades del catalizador. Las reacciones fueron realizadas a 350 o C y 400 o C, con una razón molar vapor/bioetanol de 8:1 y oxígeno/bioetanol de 0.25:1. La temperatura de calcinación del Nb 2 O 5 tuvo influencia en la estructura del soporte y del catalizador, así como en la acidez de los mismos. Los resultados de la reforma oxidativa mostraron que el catalizador Ni − Cu/Nb 2 O 5 (200) presentó mejores resultados para la conversión del bioetanol, mientras que la selectividad para el hidrógeno fue mayor sobre el catalizador Ni − Cu/Nb 2 O 5 (800), el cuál en general presentó menor producción de subproductos.
Proyecto de Ingeniería: análisis del dimensionamiento de una Planta Piloto de producción de hidrógeno
(2016) Ambrocio Quispe, Angel; Acevedo, Luís Evelio Garcia
La creciente necesidad de procesos de transformación más eficiente de energía, debido a la escasez de reservas de combustibles fósiles a largo plazo, vienen estimulando el desarrollo a nivel industrial de métodos alternativos de generación energética. La generación de energía por procesos electroquímicos como planteado por la economía del hidrógeno no apenas atiende estos nuevos desafíos, sino que además presenta potencial de disminución de impactos ambientales asociados a este tipo de procesos. Desde esa perspectiva, el presente proyecto de ingeniería tiene como objetivo el análisis del dimensionamiento básico de una Planta de Producción de Hidrógeno (PPH) vía electrólisis del agua, con una capacidad de 10 Nm 3 /h. Para la proyección fue consolidada una metodología que utilizó como base una planta ya existente para identificar y analizar los subsistemas de producción, purificación, almacenamiento y refrigeración. Este trabajo contempló un estudio de caracterización, cálculos y selección de los principales equipos utilizados. Los resultados obtenidos por la planta, presento una eficiencia total superior a 50%. También evidenciaron que el cálculo y la selección de equipos están fuertemente condicionados a las variables operacionales de la planta y que esta tecnología es una alternativa que puede almacenar energía como potencial de aprovechamiento de fuentes de energías renovables. Finalmente, se espera que esta propuesta pueda contribuir con la investigación y desarrollo de la tecnología de uso energético del hidrógeno en toda Latinoamérica.
Análisis del modelaje matemático de termosifones en comparación a aplicación experimental
(2016-07-21) Leonczuk Minetto, Robert Alexis; Braga, Walber Ferreira
Este trabajo tiene como fin la evaluación de la capacidad de transferencia de calor de un termosifón de butano. Esto se realiza a partir de la comparación de modelos numéricos aplicados a diferentes condiciones operacionales contra mediciones empíricas realizadas in situ. Se observó resultados similares en el comportamiento de los gráficos de potencia vs temperatura para los sensores de temperatura del evaporador y el condensador, así como de entrada y salida de agua cuando se aplicaron diferentes caudales. Para el caso de la simulación de potencia para el flujo natural, se observó un comportamiento no lineal, de igual forma los resultados se consideran próximos a los valores experimentales. Ya en el caso de la simulación forzada, esta presentó un carácter lineal, presentando tendencia a valores de potencia mayores a los experimentales. Finalmente, el análisis de los límites operacionales no fue conclusivo para explicar la divergencia entre las temperaturas del evaporador y del condensador. Los resultados son satisfactorios, sin embargo, considerando el orden de magnitud de las variables envueltas, así como de los equipos disponibles, se sugiere para trabajos futuros mejorar la sensibilidad de los equipos e instalar sensores de temperatura extras.
Montagem de dispositivos ópticos para obtenção de imagens por contraste de difração e atenuação para análise de incrustações de fosfato e oxalato de cálcio em superfícies de caldeiras
(2016-08-30) Fioreze, Maycon
Incrustações em caldeiras aquotubulares é um problema clássico. Determinados compostos contidos na água de alimentação e/ou reposição da caldeira tendem a adquirir uma condição de supersaturação, se depositando sobre a superfície de troca térmica. Alguns métodos são empregados para detectar a presença destas incrustações, chamados de ensaios não destrutivos (END). Os END são técnicas usadas na inspeção de materiais e equipamentos sem danificá-los. O método proposto neste trabalho é um END que combina radiografia industrial e difração de raios-X.
Modelagem termodinâmica do processo de secagem de plantas medicinais usando um secador solar
(SILVERA DIAZ, Valentin Nicolas. Modelagem termodinâmica do processo de secagem de plantas medicinais usando um secador solar. 2016. 11 p. Trabalho de conclusão de curso (Bacharel em Engenharia de Energia) - Universidade Federal da Integração Latino-Americana (UNILA), Foz do iguaçu, PR, 2016., 2016-11) Silvera Diaz, Valentin Nicolas; Reimbrecht, Eduardo Gonçalves
Nesse trabalho apresenta-se um modelo matemático como primeira aproximação para avaliar o desempenho de um secador solar indireto com coletor solar a vácuo e armazenamento de calor sensível com água. A modelagem parte do volume de controle dos principais componentes do sistema, coletor solar, reservatório térmico, trocador de calor e secador, aplicando balanço de massa e de energia em conjunto com os princípios de transferência de calor. As condições climáticas de teste tomam como base a cidade de Cascavel (Paraná, Brasil) e a resolução do modelo matemático foi auxiliada pelo programa EES. O secador representado é tipo bandeja com fluxo de ar paralelo e recirculação de ar de 85%. Para analisar o desempenho do sistema, foi criada uma carga modelo baseada nas referências encontradas na literatura de 80 kg de matéria úmida com teor de água inicial de 75% b.u e final de 10% b.u, para tempo de secagem de 4 h e 3 h com velocidade de ar de 0,7 m/s e 1,1 m/s respetivamente. Para analisar a influência climática, os cálculos foram feitos para os meses de janeiro, junho, julho e agosto, considerando assim situações favoráveis e desfavoráveis. Foi possível simular a variações da temperatura do reservatório ao longo do dia, assim como, a resposta do trocador a variações de temperatura de entrada dos fluidos e a influência climática, radiacão e temperatura ambiente, na participação da energia solar no total de consumo energético da secagem.
Prospecção de parques hidrocinéticos: comparação entre projetos preliminares nos rios Iguaçu e Paraná
(2016-12-07) Araújo, Marcos Aurélio de; Roloff, Glaucio; Braga, Walber Ferreira
Neste trabalho é apresentado uma análise preliminar e comparativa entre dois estudos de prospecção de parques hidrocinéticos, um no rio Iguaçu e outro no rio Paraná. Os locais propostos para instalação dos parques hidrocinéticos, ficam a jusante das Cataratas do Iguaçu e a jusante da Itaipu Binacional, nos rios Iguaçu e Paraná respectivamente. O parque hidrocinético desta proposta comportará duas turbinas de 500 kW, totalizando 1 MW de potência instalada. O propósito do estudo é relacionar os pontos que influenciam na prospecção de um parque hidrocinético, fornecendo as ferramentas necessárias para fazer uma avaliação preliminar, evitando com isso investimentos desnecessários em estudos que podem ser realizados em um projeto mais detalhado.
Caracterização de Fotoanodos a Base de Tio 2 :Eu 3+ para Aplicação em Células Solares Sensibilizadas por Corante
(2017) Busti, Nathalie Danree; Góes, Márcio de Sousa
Pós de óxido de titânio dopados com distintas porcentagens molares de európio (TiO 2 :Eu 3+ ) – 1, 2 e 5% – preparados pela técnica de sol-gel e calcinados a 500 °C foram utilizados para a preparação de células solares sensibilizadas por corante. Os dados obtidos pela difração de raios X dos pós dopados mostraram a presença somente do TiO 2 na fase anatase e com tamanho médio de cristalito de 8,4; 7,9 e 7,3 nm para os pós contendo as porcentagens molares de 1, 2 e 5% de Eu 3+ , respectivamente. Por sua vez, os dados obtidos pelo Método de Rietveld mostram que a inserção do európio na matriz do TiO 2 causa um aumento no volume da cela unitária. As microscopias eletrônicas de varredura mostraram pós com aglomerados e baixa homogeneidade no tamanho das partículas. Na sequência, os pós foram utilizados para preparação de filmes porosos e que, após tratamento a 450°C por 30 min, apresentaram trincas e, também, baixa homogeneidade. Já as medidas de cronoamperometría mostraram células solares com boa resposta ao estímulo luminoso para todos as porcentagens de dopante e as medidas de corrente-tensão mostraram que comparativamente a célula contendo 1% de Eu 3+ mostra-se mais eficiente que as células com maior porcentagem de dopante
Materiais alternativos para produção de hidrogênio em eletrólito ácido e básico
(2017) Duarte Junior, Roque Martins
Materiais alternativos para produção de hidrogênio em eletrólito ácido e básico
Simulação termo-energética de uma biblioteca visando aumento da eficiência energética: estudo de caso
(2017-07-14) Urdangarín Gamarra, Melanie Gissel; Pereira, Fabyo Luiz
No Brasil, metade do consumo de eletricidade corresponde às edificações, e por sua vez, para prédios públicos, o consumo em ar condicionado representa 48% do total. Estima-se um potencial para redução do gasto em eletricidade de 30% no caso de retrofits e até 50% para prédios em fase de construção. Em vista da grande participação que possui o condicionamento de ar no consumo do prédio em estudo, o presente trabalho tem por objetivo quantificar a economia de energia obtida através das seguintes propostas: troca dos atuais aparelhos de condicionamento de ar splits por um sistema de vazão de refrigerante variável (VRV), aplicação de películas de controle solar nos vidros, e ambas as opções juntas. Para tal, foi utilizado como ferramenta de simulação computacional o programa EnergyPlus. A primeira etapa do trabalho consiste em simular o consumo atual e validar os resultados através de medidas de consumo real; a segunda etapa, consiste em dimensionar e simular as propostas para aumento da eficiência e quantificar a economia obtida, e por último é realizada uma análise econômica para determinar a viabilidade das melhorias. O sistema VRV obteve uma economia de energia anual em ar condicionado de 42,08% com relação aos splits. A poupança de eletricidade total anual, corresponde a 32,01; 2,14 e 32,80% para o novo sistema de ar condicionado, películas de controle solar e ambas as opções juntas, respectivamente. A análise econômica do sistema VRV, considerando financiamento e para um cenário condizente com a média histórica do crescimento do preço da energia e da inflação, apresentou como resultado que a utilização de um sistema VRV em lugar do sistema split recupera o investimento inicial em 15 anos, tendo um custo anual uniformizado (CAU) de R$14.695 ao ano. A aplicação de películas de controle solar resultou ser economicamente inviável por conta da pouca área envidraçada das fachadas norte e oeste.
Projeto e dimensionamento de um Sistema Fotovoltaico isolado/conectado à rede para atender a demanda de irrigação de UVA
(2017-11) Valverde Jiménez, Jonathan Paúl; Ando Júnior, Oswaldo Hideo; Frigo, Jiam Pires
Nos dias atuais, a irrigação constitui a maior fonte de consumo de água no planeta e, em geral, é realizada com o uso de motobombas e com grande desperdício de água e energia. Diante deste cenário, este projeto tem por objetivo contribuir para o desenvolvimento sustentável do país através da popularização dos sistemas de pequeno porte para bombea- mento de água com energia solar fotovoltaica. Para isto, realizou-se um estudo de caso em uma propriedade de agricultura familiar, localizada na cidade de Salto do Lontra – PR, com 0,5 hectares de cultivo de uva irrigada por gotejamento através de uma motobomba de 7,5 CV alimentada por uma rede elétrica monofásica. A metodologia utilizada neste projeto consiste em, inicialmente, conferir se a motobomba atual foi corretamente dimensionada, empregando estimativas do consumo diário de água da cultura para cada mês, pelo método da evapotranspiração de referência da Embrapa Uva e Vinho, e a configuração do sistema hidráulico de irrigação. Com resultado negativo, foi proposta uma nova motobomba (2CV) a partir da qual dimensionou-se os Sistemas Fotovoltaicos (SFVs), isolado e conectado à rede, para atender a demanda de irrigação e sua viabilidade de execução foi avaliada sob os critérios técnico, econômico e ambiental. Para dimensionar os SFVs foram comparadas duas metodologias, uma proposta pelo CRESESB e a outra consiste na simulação computacional usando o software SAM. O Sistema Fotovoltaico Isolado (SFI) foi proposto com 14 placas de 260Wp cada uma (3640Wp de PIT - potência instalada total), um banco de baterias com 18 elementos tipo chumbo-ácido com capacidade nominal total de 47,52kWh em 24V (para dois dias de autonomia) e um investimento inicial de 62.679,93 R$; enquanto que o Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede (SFCR) foi composto por 6 placas de 315Wp cada (1890W de PIT) e um investimento de 16.407,69 R$. Na avaliação econômica, considerando a troca da motobomba e a instalação do SFV com financiamento para 20 anos, o SFI resultou inviável (VPL de -26.128,72 R$ e TIR de 5,46%). Enquanto que o SFCR apresentou um VPL de 35.397,54 R$ e um Payback de 1 ano, porém, analisando unicamente o SFCR sem a troca da motobomba, o VPL é de -1.023,20 R$ e a TIR é 9,41%, o que torna o investimento inviável. Analisando a relevância ambiental, o SFI evita a emissão de 5,46 tCO2, o SFCR evita 3,32 tCO2 e a troca da motobomba reduz em 6,91 toneladas o CO2 emitido. Os resultados confirmam a hipótese de que em zonas atendidas pela rede elétrica a melhor opção é o SFCR utilizando-se o sistema de compensação das concessionárias. No entanto, o baixo custo da eletricidade em zonas rurais conectadas à rede faz com que os SFVs ainda não sejam economicamente atraentes, porém, os SFCR apresentam uma alternativa promissora para irrigação quando o objetivo é aumentar a segurança do abastecimento de água e contribuir na mitigação da contaminação ambiental.
Cálculo, Dimensionamento e Desenho de Sistema Solar Fotovoltaico para Atender a Demanda de Recarga de Veículos Elétricos
(2017-12-11) Apaza Choquehuanca, Rodrigo Wenceslao; Pippo, Walfrido Alonso
No presente trabalho é dimensionado um Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede (SFCR) e um Sistema Fotovoltaico Isolado (SFI) auxiliadas pelo software PV*SOL, ambos para atender a demanda de recarga de 10 Veículos Elétricos a Bateria pertencentes à frota da ITAIPU BINACIONAL. Após uma análise concluiu-se que o projeto mais atrativo economicamente é o sistema conectado à rede. Por outro lado, o projeto mais atrativo tecnicamente é o sistema isolado. Para conseguir um projeto que seja técnica e economicamente viável para atender a demanda da frota, é proposto um Sistema Fotovoltaico Conectado à rede com Sistema de Baterias (SFCRB).
Sistema híbrido de geração de potência: planta termoelétrica de cogeração a biomassa assistida por energia solar
(2017-12-15) Possatto, Benhur Azambuja; Pippo, Walfrido Alonso
Este trabalho apresenta uma análise do comportamento de uma planta termoelétrica de cogeração a bagaço de cana-de-açucar sob três propostas da integração de campos de coletores solares de calha parabólica. A intermitência natural da energia solar e a indisponibilidade de combustível para operação das plantas de cogeração do setor devido à sazonalidade da safra da cana são mitigadas pela integração de tecnologias em plantas híbridas. Não havendo necessidade de armazenamento térmico para operação da planta e a possibilidade da economia de combustível são fatores que justificam a análise destes sistemas. Uma planta de cogeração foi tomada como caso base para a integração de campos solares para pré-aquecimento da água de alimentação, geração de vapor saturado e geração de vapor superaquecido em paralelo com um dos geradores de vapor da usina. O sistema é analisado para cada hora de um ano meteorológico típico. Determina-se a eficiência glogal dos coletores solares e a eficiência solar para eletricidade, bem como o comportamento do sistema com as diferentes cargas de energia solar. Os estudos são desenvolvidos utilizando a linguagem de programação Python. São avaliados os efeitos diretos na eficiência térmica do ciclo com a introdução da energia solar. Os resultados encontrados apontam que a melhor proposta de integração é o pré-aquecimento da água de alimentação. A geração de vapor saturado e superaquecido em paralelo com a caldeira ocorre com temperaturas médias de transferência de calor no campo solar mais elevadas que no caso do pré-aquecimento. Dessa forma, as perdas térmicas do sistema são maiores para as duas propostas de geração direta de vapor. Além disso, a área necessária assim como o investimento inicial no caso da proposta de pré-aquecimento são menores que para as propostas de geração direta de vapor. O ciclo de caso base, apresenta uma eficiência térmica de 17,34% e um fator de utlização de 79,25% para a operação nas condições do período efetivo da safra. A proposta de operação para entressafra leva a eficiência do ciclo a 22,11%. A quantidade de bagaço economizado varia entre 1,07 e 10,12% em relação ao bagaço consumido pela planta durante o período efetivo de safra, entre as propostas de pré-aquecimento e geração de vapor superaquecido. A eficiência solar para eletricidade alcança 10,12 % para este caso (e com um múltiplo solar de 1,5). O custo nivelado da energia foi determinado para cada simulação e o melhor múltiplo solar para proposta foi especificado; os resultados da análise termoeconômica sugerem que a proposta de pré-aquecimento da água de alimentação tem o menor custo nivelado de energia, estimado em 565 US$/MWh.
Simulação Computacional de CFD de um pequeno Trocador de Calor de Casco e Tubo
(2017-12-18) Paz López, Dennis Paul; Braga, Walber Ferreira
No presente trabalho, foi realizado um estudo básico da Fluidodinâmica Computacional (CFD), de um pequeno trocador de calor de casco e tubo (TCCT), usando o pacote computacional ANSYS-CFX. O objetivo principal do trabalho, é a apresentação de uma metodologia para realizar dito estudo, que possa ser aplicada em outros sistemas similares. Para isto, foi dada uma breve introdução ao mundo do CFD, seus antecedentes históricos, as equações governantes e os modelos de turbulência usados para resolver o sistema. Desta forma, foi feita uma comparação entre os dois modelos de turbulência mais populares na indústria, o modelo SST e o modelo k-epsilon. Para validar a solução obtida na simulação, foi feita uma comparação entre os resultados obtidos nos testes experimentas e os resultados do modelo analítico descrito no trabalho (modelo de Kern). Na discretização do domínio computacional, foram criadas três malhas diferentes para os dois modelos de turbulência: uma malha grosseira (278887 células), uma malha média (491867 células) e uma malha fina (887910 células), em que foi confirmado que a solução da malha média é independente para os dois modelos. Finalmente, através das comparações realizadas chegou-se na conclusão de que o modelo SST é o mais adequado para este tipo de sistemas.
Projeto e dimensionamento de um Sistema Fotovoltaico conectado à rede: estudo de caso Empresa de Fertilizantes
(2017-12-20) Sylvestrin, Giovane Ronei; Ando Júnior, Oswaldo Hideo; Ledesma, Jorge Javier Gimenez
O presente trabalho tem como objetivo apresentar o dimensionamento de um sistema fotovoltaico conectado à rede para uma empresa de fertilizantes localizada na cidade de Foz de Iguaçu - PR, visando suprir parte da demanda energética, que teve um grande crescimento após uma expansão fabril. O estudo visa aproveitar à grande área de telhados que a empresa dispõe, separados em dois barracões com cerca de 2.000m² e orientação ao norte geográfico. Analisou se a viabilidade técnica e econômica da implementação de geração distribuída fotovoltaica, cuja economia estaria vinculada ao sistema de compensação disposto pela Resolução Normativa da ANEEL n° 482/2012. O dimensionamento do sistema ocorreu primeiramente pelo levantamento de dados da empresa, obtendo-se sua localização, perfil de consumo elétrico, condições das instalações elétricas e área disponível para instalação do sistema. Considerando o máximo aproveitamento da área de telhados orientados ao norte, analisou-se dois arranjos fotovoltaicos, cada um empregando um dos módulos fotovoltaicos pré-selecionados da marca Canadian, policristalinos, de 60 células (CS6P-270P), e 72 células (CS6X-320P), com potências de 270Wp e 320Wp, respectivamente. O inversor selecionado para ambos os arranjos foi da PHB Solar, PHB20KDT, com potência nominal de 20kW. A seleção dos equipamentos deu-se de acordo com as características técnicas, eficiência, e disponibilidade de preços no mercado. Para realizar a estimativa de geração de energia utilizou-se de método analítico (método da insolação) e uma ferramenta computacional para convalidação. Com base nos dados fornecidos pela empresa quanto à demanda horária típica e, na previsão anual de geração, determinou-se o autoconsumo de energia, que possibilitou inserir na análise financeira a parcela da energia gerada que seria injetada na rede elétrica e que assim teria tributação imposta sobre ela. A seleção do arranjo final do sistema ocorreu pelo critério financeiro, através do estudo de viabilidade pela determinação dos indicadores econômicos VPL (Valor Presente Líquido), TIR (Taxa Interna de Retorno) e Pay-Back Descontado, considerando um horizonte de 25 anos, com cerca de 88% da geração garantida devido a degradação dos módulos estimada em 0,5%a.a. A análise foi realizada para três cenários, obtidos pela relação entre a tarifa de energia elétrica e a inflação ao longo dos últimos 20 anos: (i) crescimento da tarifa de eletricidade superior ao crescimento da taxa de inflação (10,67%a.a nominal), (ii) ajuste tarifário abaixo da inflação (4,50%a.a nominal) e (iii) ajuste proporcional à inflação (6,71%a.a nominal). Cada cenário foi analisado considerando o montante de investimento inicial sendo obtido por financiamento bancário ou por recursos próprios da empresa. Os resultados do trabalho apontaram viabilidade econômica para os dois arranjos de sistema propostos nos cenários de crescimento superior e proporcional à inflação, com um tempo de retorno de 13,41 anos para o primeiro cenário, cenário padrão, sem financiamento. Através da análise técnica e financeira selecionou-se o sistema composto por 816 módulos Canadian CS6X-320P, e 12 inversores PHB20K-DT, com geração de energia estimada para o primeiro ano de operação de 356,68MWh, suprindo cerca 71% da demanda de energia elétrica da empresa de fertilizantes, proporcionando uma economia anual média de R$ 147.309,90. O custo total de implantação foi estimado em R$ 1.605.608,65.
Modelamiento termodinámico del proceso de clinkerización en una planta de producción de cemento a partir de un análisis basada en balances de masa y energía
(2017-12-22) Estrella Condezo, Yuri Esther; Pereira, Fabyo Luiz
El análisis termodinámico representa una metodología que permite evaluar las eficiencias de los equipos y del sistema. En la industria de cemento analizada Yura S.A., representó un método altamente eficaz para medir el estado actual de los equipos integrados del proceso de clinkerización, pues permitió conocer el perfil del consumo calórico a través del sistema y emplearlo como herramienta para mejorar el desempeño térmico de la manera más eficiente. Los balances de masa y energía mostraron, claramente, las etapas altamente consumidoras de calor en las diferentes unidades, siendo por consiguiente la información más adecuada para detectar las condiciones de operaciones anormales, con ello evidenciar posibles mejoras potenciales en el proceso. Así, con este propósito, en el presente trabajo se evaluó el consumo calórico en la empresa, de manera teórico-práctico a través de un modelamiento térmico de los balances de masa y energía en el proceso de clinkerización para un sistema de horno rotatorio de proceso por vía seca, cuyo volumen de control incluyó la torre precalentadora, el horno rotatorio y el enfriador. Los resultados de la evaluación mostraron eficiencias en torno de 52,6% en el proceso y 56% de eficiencia en el enfriador, además de los consumos de calor más relevantes y con mayor utilización de energía, convirtiéndose en focos de optimización; los cuales fueron propuestos con el fin de sugerir mejoras operacionales que puedan mostrar un mejor aprovechamiento los recursos energéticos, reflejado en un menor consumo calórico y en una producción más eficiente.
Redução de custos com energia elétrica pela migração ao mercado livre de energia
(2018) Queiroz, Tales de Souza; Gimenez Ledesma, Jorge Javier; Ando Júnior, Oswaldo Hideo
Neste trabalho é analisado e sugerido como pri- meira aproximação, modificações na contratação de energia elétrica, estimando as economias obtidas, por parte de duas unidades consumidoras pertencentes à mesma pessoa jurídica, ambas localizadas no estado do Paraná, Brasil. Para fornecer os fundamentos teóricos necessários, discorreu-se sobre o setor de energia elétrica brasileiro, mapeando-se as principais instituições do setor e os seus segmentos, caracterizando o ambiente de contratação regulada no que diz respeito: ao fornecimento de energia elétrica, enquadramento tarifário e composição da tarifa; também caracterizou-se o ambiente de contratação livre no que concerne: aos requisitos, os passos para realizar a migração, o processo de contabilização, o mercado de curto prazo, e entre outros. Posteriormente, partiu-se para o estudo de caso avaliando os dados de consumo e demanda de energia elétrica dos últimos 23 meses. Após isso, foram explorados quatro cenários: no primeiro, levantou-se os custos no ambiente de contratação regulada. No segundo a estimou-se a demanda ideal a ser contratada e no terceiro calculou-se os custos no ambiente de contratação livre. Logo comparou-se os cenários 2 e 3 com o de referência e determinou-se que com a demanda ideal, poderia ser alcançado uma economia ao redor de 7%, enquanto que na migração para o mercado uma economia de 24% poderia ser alcançada. No quarto cenário, projetou-se o consumo e a demanda faturada para o período de abril de 2019 a março de 2020, calculou-se os custos para cada ambiente de contratação e apreciou-se uma economia ao migrar para o mercado livre de 22%
Construção de um biodigestor didático para a Estação Ciências do Parque Tecnológico de Itaipu
(2018) Freitas, Flávio Ferreira; Furtado, Andréia Cristina; Yegros Cuevas, Ana Letícia
O presente trabalho apresenta a construção de um biodigestor didático para a produção de biogás a ser utilizado na Estação Ciências - Parque Tecnológico de Itaipu, destinado a alunos da educação básica. Os biodigestores produzem biogás mediante ação de bactérias anaeróbias que realizam a digestão de dejetos, tais como resíduos alimentícios e matéria orgânica em decomposição. Além do biogás, outro subproduto da digestão anaeróbia é o biofertilizante, usado na agricultura como substrato rico em nutrientes para plantas e vegetais. O objetivo final do projeto é obter um modelo de biodigestor padronizado, o qual não será usado para produção em larga escala, senão como modelo experimental de bancada, fomentando o conhecimento, a tecnologia e o ensino das energias renováveis em distintos ambientes. O foco desta pesquisa é promover a difusão do conhecimento, apresentando aos educadores uma forma de educação de ciências de forma simples, didática, visual e experimentada. A educação básica em ciências, especificamente o ensino de formas alternativas de produção de energia, constitui-se uma vertente de suma importância na popularização de ciências, na aprendizagem dinâmica, na conscientização da importância das energias renováveis e na redução do impacto ambiental causado pelos indivíduos no meio ambiente. Além do estudo, foi elaborado um modelo didático de biodigestor e uma cartilha didática para alunos da educação básica de modo a expandir e dinamizar o conhecimento a respeito de fontes alternativas de energia, neste caso, o biogás
Efeito da não estacionariedade de séries hidrológicas no planejamento da operação de sistemas hidrotérmicos de médio prazo
(2018) Acosta Zuñiga, Lorena Stefania; Braga, Walber Ferreira; Andrade, Rafael José de
No Brasil, 64,5% da capacidade de geração de energia elétrica instalada é de origem hídrica, portanto as incertezas hidrológicas constituem um fator relevante nas atividades de planejamento da operação do sistema hidrotérmico. Um dos pressupostos dos modelos de planejamento é a estacionariedade das séries hidrológicas, porém esta condição não é sempre cumprida. Em vista da grande importância dos recursos hídricos para o sistema elétrico, o presente trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da não estacionariedade das séries de vazões no planejamento da operação. Para tal, foi utilizado como ferramenta de simulação computacional o programa de planejamento de médio prazo NEWAVE. A primeira etapa do trabalho consiste na análise de 55 séries de vazões naturais dos aproveitamentos hidrelétricos localizados na bacia dos rios Grande, Tietê, Paranapanema, Iguaçu e Paraná. As análises gráficas e estatísticas identificaram a presença de tendência em 34 dos 55 postos fluviométricos estudados. Na sequência foi aplicado um método de correção nas séries caracterizadas como não estacionárias e quantificado seu impacto no planejamento da operação hidrotérmica. No horizonte 2018-2021, o cenário com as vazões corrigidas apresentou um aumento da Energia Natural Afluente total do Sistema Interligado Nacional de 2.970 MWmed; assim como a recuperação gradual do nível de Energia Armazenada do subsistema Nordeste em 6.117 MWmed adicionais. A Geração Hidrelétrica dos subsistemas Sudeste/Centro-Oeste e Sul aumentou 1.426 MWmed e 437 MWmed respetivamente; consequentemente, a geração térmica do SIN diminuiu em 1.023 MWmed. Por último, verificou-se uma economia no Custo Total de Operação de até 31,67% com relação ao caso referência, assim como a redução dos Custos Marginais de Operação superior a 50% em todos os subsistemas

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