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Consultar: Programa de Ps-Graduao em Engenharia Mecnica

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Ttulo [PT]: Anlise termoeconmica de um sistema de trigerao em uma indstria de alimentos
Autor(es): Andressa Carla Cintra da Silva
Palavras-chave [PT]:

Trigerao. Anlise termoeconmica. Indstria de caf solvel. Exergia. Speco. Energia alternativa. Anlise Pinch. Brasil.
Palavras-chave [EN]:
Trigeneration. Exergy. Speco. Soluble coffee industry. Pinch analysis. Brazil.
rea de concentrao: Cincias Trmicas
Titulao: Mestre em Engenharia Mecnica
Banca:
Mrcio Higa [Orientador] - UEM
Karla Silva - UTFPR
Jlio Csar Dainezi de Oliveira - UEM
Mrcio Antonio Bazani - UNESP/FEIS
Resumo:
Resumo: A indstria de alimentos requer grandes quantidades de energia trmica para desenvolver diferentes operaes unitrias como aquecimento, secagem, evaporao, refrigerao e congelamento. Alm disso, os custos e disponibilidade de insumos energticos so cruciais para a determinao do nvel de competitividade desse setor. A trigerao a produo simultnea de potncia, calor e refrigerao a partir de uma nica fonte de combustvel e apontada como alternativa para reduzir custos e aumentar a eficincia energtica de plantas industriais. Nesse contexto, a proposta do estudo desenvolver uma anlise termoeconmica para um sistema de trigerao em um estudo de caso aplicado em uma indstria de caf solvel, visando agregar benefcios no desempenho energtico e econmico da planta. O sistema trmico atual possui um gerador de vapor que fornece energia trmica para duas plantas de refrigerao por absoro amnia/gua e para os aquecimentos nos processos de produo de caf solvel. Considerando a demanda energtica atual, os custos exergticos especficos (Speco) dos produtos gerados pelo sistema trmico, calor, refrigerao e eletricidade, foram avaliados e comparados com os produtos gerados com a integrao do sistema de trigerao. A otimizao do consumo de utilidades do processo foi feita aplicando a anlise Pinch, que um mtodo de integrao trmica de correntes de processos, fornecendo a melhor configurao para implantao de uma rede de trocadores de calor para recuperao energtica. Os resultados demonstram que a proposta de integrar um turbogerador de 4,5 MW de potncia tecnicamente e economicamente vivel, resultando na reduo do Speco de todos os produtos do sistema avaliados (calor, refrigerao e potncia) com um perodo de retorno de investimento de 14,5 meses. Com a aplicao da anlise Pinch no processo de extrao, que foi apontado como crtico do ponto de vista energtico devido o alto consumo de vapor, obteve-se uma reduo de at 6 toneladas de vapor, incorporando um aumento de 15% na gerao de potncia. A reduo significativa no custo da energia eltrica (70%) com a trigerao, fonte de alta qualidade e de custos cada vez mais elevados, aponta que a implantao da cogerao atrativa na indstria de caf solvel. A metodologia aplicada para avaliao de viabilidade de sistemas de cogerao/trigerao para a indstria de caf solvel 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.
Data da defesa: 23/07/2015
Cdigo: vtls000220631
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2015
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Mrcio Higa
Co-Orientador: Prof. Dr. Karla Silva
Instituio: Universidade Estadual de Maring . Centro de Tecnologia . Programa de Ps-Graduao em Engenharia Mecnica
Nvel: Dissertao (mestrado em Engenharia Mecnica)
UEM: Departamento de Engenharia Mecnica

Responsavel: edson
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: Dissertao_final.pdf
Tamanho: 3175 Kb (3250927 bytes)
Criado: 11-04-2016 17:20
Atualizado: 11-04-2016 17:27
Visitas: 331
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