Ações Consultar Procurar Exibir estatísticas

Dúvidas e sugestões

Consultar: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica

Título [PT]: Análise termoeconômica de um sistema de trigeração em uma indústria de alimentos
Autor(es): Andressa Carla Cintra da Silva
Palavras-chave [PT]:

Trigeração. Análise termoeconômica. Indústria de café solúvel. Exergia. Speco. Energia alternativa. Análise Pinch. Brasil.

Trigeneration. Exergy. Speco. Soluble coffee industry. Pinch analysis. Brazil.

Márcio Higa [Orientador] - UEM Karla Silva - UTFPR Júlio César Dainezi de Oliveira - UEM Márcio Antonio Bazani - UNESP/FEIS

Resumo: A indústria de alimentos requer grandes quantidades de energia térmica para desenvolver diferentes operações unitárias como aquecimento, secagem, evaporação, refrigeração e congelamento. Além disso, os custos e disponibilidade de insumos energéticos são cruciais para a determinação do nível de competitividade desse setor. A trigeração é a produção simultânea de potência, calor e refrigeração a partir de uma única fonte de combustível e é apontada como alternativa para reduzir custos e aumentar a eficiência energética de plantas industriais. Nesse contexto, a proposta do estudo é desenvolver uma análise termoeconômica para um sistema de trigeração em um estudo de caso aplicado em uma indústria de café solúvel, visando agregar benefícios no desempenho energético e econômico da planta. O sistema térmico atual possui um gerador de vapor que fornece energia térmica para duas plantas de refrigeração por absorção amônia/água e para os aquecimentos nos processos de produção de café solúvel. Considerando a demanda energética atual, os custos exergéticos específicos (Speco) dos produtos gerados pelo sistema térmico, calor, refrigeração e eletricidade, foram avaliados e comparados com os produtos gerados com a integração do sistema de trigeração. A otimização do consumo de utilidades do processo foi feita aplicando a análise Pinch, que é um método de integração térmica de correntes de processos, fornecendo a melhor configuração para implantação de uma rede de trocadores de calor para recuperação energética. Os resultados demonstram que a proposta de integrar um turbogerador de 4,5 MW de potência é tecnicamente e economicamente viável, resultando na redução do Speco de todos os produtos do sistema avaliados (calor, refrigeração e potência) com um período de retorno de investimento de 14,5 meses. Com a aplicação da análise Pinch no processo de extração, que foi apontado como crítico do ponto de vista energético devido o alto consumo de vapor, obteve-se uma redução de até 6 toneladas de vapor, incorporando um aumento de 15% na geração de potência. A redução significativa no custo da energia elétrica (70%) com a trigeração, fonte de alta qualidade e de custos cada vez mais elevados, aponta que a implantação da cogeração é atrativa na indústria de café solúvel. A metodologia aplicada para avaliação de viabilidade de sistemas de cogeração/trigeração para a indústria de café solúvel mostrou-se eficaz e pode ser estendida para avaliar outros segmentos da cadeia produtiva de alimentos e bebidas. Abstract: Food industry usually requires amounts of thermal energy to develop different unit operations such as heating, drying, evaporation, refrigeration and freezing. In addition, the cost and availability of energy inputs are crucial for determining the level of competitiveness of this sector. Trigeneration is the simultaneous production of power, heat and cooling from a single fuel source and is seen as an alternative to reduce costs and increase energy efficiency of industrial plants. In this context, the purpose of this study is apply the thermoeconomic analysis method for a trigeneration system for a case study in a soluble coffee industry in order to aggregate benefits in the energy and economic performance of the plant. The thermal system current includes a steam generator that provides thermal energy for two ammonia/water absorption refrigeration plants and for soluble coffee production. Considering the thermal energy demands, the exergetic specific cost (Speco) of the products generated by the thermal system, heat, cooling and power were evaluated and compared with the products generated by integrating the trigeneration system. The optimization of process utilities consumption was made by applying the Pinch analysis, which is a method of thermal integration of current processes by providing the best setting for the implementation of a network of heat exchangers for energy recovery. The results showed that the proposal to integrate a turbogenerator of 4.5 MW is technically and economically viable, resulting in reduction in the Speco for all products evaluated (heat, cooling and power), with a payback period of investment 14.5 months. With the application of Pinch analysis in the extraction process, which was appointed as critical point due to the high consumption of steam, a reduction of up to 6 tons of steam was obtained, incorporating a 15% increase in power generation. The significant reduction in the cost of electricity (70%) with the trigeneration, considering the high quality and high costs of this energy source, makes attractive cogeneration. The methodology used to assess feasibility of cogeneration/trigeneration systems for soluble coffee industry can be extended to any segment of the food chain and drinks.

Idioma: Português Data de Publicação: 2015 Local de Publicação: Maringá, PR Orientador: Prof. Dr. Márcio Higa Co-Orientador: Prof.ª Dr.ª Karla Silva Instituição: Universidade Estadual de Maringá . Centro de Tecnologia . Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica Nível: Dissertação (mestrado em Engenharia Mecânica) UEM: Departamento de Engenharia Mecânica

Responsavel: edson
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: Dissertação_final.pdf
Tamanho: 3175 Kb (3250927 bytes)
Criado: 11-04-2016 17:20
Atualizado: 11-04-2016 17:27
Visitas: 771
Downloads: 14

[Visualizar]  [Download]

Todo material disponível neste sistema é de propriedade e responsabilidade de seus autores.