Termoelétricas para Indústria de Sucos- Tipos, Escolha e Dimensionamento

QUESTÃO 1 1 Você está na sua empresa de Soluções para Geração de Energia Elétrica quando chega um cliente querendo uma implementação de uma central de termoelétrica O cliente em questão necessita de um sistema para auxiliar uma fábrica de suco de laranja para atender o consumo de energia da planta industrial e usar o calor residual para processos na fabricação do suco Para auxiliar o seu cliente diga as características de cada tipo de centrais termoelétricas a Centrais a vapor não nucleares b Centrais a vapor nucleares c Centrais a gás d Centrais a diesel e Ciclo combinado 2 Qual dos tipos de central termoelétrica você indicaria ao seu cliente Justifique a sua escolha 3 Para ter uma noção você decidiu mostrar uma termoelétrica já construída mas faltam algumas informações para você mostrar ao seu cliente Na figura podemos ver a planta de uma termoelétrica integrada a Citrovita no município de Catanduva SP O combustível utilizado nas caldeiras é o óleo 3A e o vapor produzido primeiramente é destinado ao acionamento da turbina de contrapressão que está acoplada a um gerador trifásico síncrono através de um redutor de velocidade Os vapores de escape são enviados para os processos de fabricação do suco na figura observamos a planta da termoelétrica em questão Figura 1 Planta da unidade geradora Fonte ABDO J M Usinas Termelétricas de Pequeno Porte no Estado de São Paulo São Paulo Comissão de Serviços Públicos 2001 p 90 Considerando uma geração de energia ideal e que o vapor deve sair a 100 C para os processos complete a tabela com as informações que faltam sobre a geração na turbina por facilidade vamos considerar que temos vapor saturado apenas na turbina Grandeza Valo r Unidad e Potência gerada na turbina 450 0 kW Vazão mássica kgs Temperatura de entrada 400 C Pressão de entrada 40 MPa Entalpia de entrada Temperatura de saída 100 C Pressão de saída Entalpia de saída Fonte o autor Dica encontrar entalpias através de tabelas encontradas na literatura ou tabelas online de propriedades do vapor QUESTÃO 1 1 Você está na sua empresa de Soluções para Geração de Energia Elétrica quando chega um cliente querendo uma implementação de uma central de termoelétrica O cliente em questão necessita de um sistema para auxiliar uma fábrica de suco de laranja para atender o consumo de energia da planta industrial e usar o calor residual para processos na fabricação do suco Para auxiliar o seu cliente diga as características de cada tipo de centrais termoelétricas a Centrais a vapor não nucleares As centrais termoelétricas a vapor não nucleares são uma opção confiável e eficaz para gerar eletricidade a partir do calor Nesse processo água é aquecida para produzir vapor que é direcionado para mover as pás de uma turbina que por sua vez gera eletricidade Para o cliente que deseja atender às necessidades de energia da fábrica de suco de laranja uma central a vapor não nuclear poderia ser uma opção viável pois o calor residual gerado durante a geração de eletricidade poderia ser aproveitado para aquecer os processos de fabricação de suco b Centrais a vapor nucleares Centrais termoelétricas a vapor nucleares utilizam o calor gerado a partir da fissão nuclear para aquecer a água e produzir vapor para gerar eletricidade Elas são extremamente eficientes e oferecem uma fonte de energia constante e confiável No entanto devido às preocupações com segurança e resíduos nucleares essa opção pode ser mais complexa e dispendiosa Além disso o calor residual poderia ser útil para os processos de fabricação de suco mas a gestão segura do calor residual em uma instalação nuclear é uma preocupação crítica c Centrais a gás Centrais termoelétricas a gás usam combustíveis fósseis como gás natural para gerar eletricidade Elas são conhecidas por sua eficiência e flexibilidade na geração de energia No entanto a queima de combustíveis fósseis gera emissões de dióxido de carbono o que pode ser um problema para empresas preocupadas com a sustentabilidade ambiental O calor residual gerado pode ser utilizado nos processos da fábrica de suco de laranja mas é importante considerar os impactos ambientais d Centrais a diesel Centrais termoelétricas a diesel são altamente móveis e frequentemente usadas como fontes de energia de backup ou em locais remotos Elas usam motores a diesel para gerar eletricidade a partir do calor produzido pela combustão do diesel Embora sejam práticas o diesel é caro e poluente A utilização do calor residual para a fabricação de suco pode ser possível mas a eficiência energética pode ser uma preocupação e Ciclo combinado Centrais de ciclo combinado são uma opção avançada e altamente eficiente que combina os princípios de centrais a gás e a vapor Elas usam gás natural para gerar eletricidade e aproveitam o calor residual para alimentar uma segunda turbina a vapor aumentando a eficiência geral do processo Essa opção pode ser particularmente interessante para o cliente pois oferece uma alta eficiência energética e permite o aproveitamento eficaz do calor residual para os processos de fabricação de suco 2 Qual dos tipos de central termoelétrica você indicaria ao seu cliente Justifique a sua escolha Para atender às necessidades do cliente eu indicaria uma central de ciclo combinado A escolha se baseia na alta eficiência energética desse tipo de central que permite aproveitar de forma eficaz o calor residual para os processos de fabricação de suco de laranja além de utilizar gás natural como fonte de energia minimizando as emissões de dióxido de carbono e proporcionando uma solução econômica e ambientalmente sustentável 3 Para ter uma noção você decidiu mostrar uma termoelétrica já construída mas faltam algumas informações para você mostrar ao seu cliente Na figura podemos ver a planta de uma termoelétrica integrada a Citrovita no município de Catanduva SP O combustível utilizado nas caldeiras é o óleo 3A e o vapor produzido primeiramente é destinado ao acionamento da turbina de contrapressão que está acoplada a um gerador trifásico síncrono através de um redutor de velocidade Os vapores de escape são enviados para os processos de fabricação do suco na figura observamos a planta da termoelétrica em questão Figura 1 Planta da unidade geradora Fonte ABDO J M Usinas Termelétricas de Pequeno Porte no Estado de São Paulo São Paulo Comissão de Serviços Públicos 2001 p 90 Considerando uma geração de energia ideal e que o vapor deve sair a 100 C para os processos complete a tabela com as informações que faltam sobre a geração na turbina por facilidade vamos considerar que temos vapor saturado apenas na turbina Grandeza Valor Unidade Potência gerada na turbina 4500 kW Vazão mássica 836 kgs Temperatura de entrada 400 C Pressão de entrada 40 MPa Entalpia de entrada 321351 kJkg Temperatura de saída 100 C Pressão de saída 025 MPa Entalpia de saída 26755 kJkg Fonte o autor Dica encontrar entalpias através de tabelas encontradas na literatura ou tabelas online de propriedades do vapor Valores encontrados Tabela 243 Propriedades do Vapor de Água Superaquecida Entalpia de entrada 321351 kJkg Entalpia de saída 280136 kJkg Potência kW Vazão Mássica kgs Entalpia de Entrada Entalpia de Saída Vazão Mássica kgs 4500 kW 321351 kJkg 26755 kJkg 836 kgs Consultando a Tabela 243 Propriedades do Vapor de Água Superaquecida verificase que a pressão correspondente à entalpia de saída de aproximadamente 26755 kJkg é de cerca de 025 MPa QUESTÃO 1 1 Você está na sua empresa de Soluções para Geração de Energia Elétrica quando chega um cliente querendo uma implementação de uma central de termoelétrica O cliente em questão necessita de um sistema para auxiliar uma fábrica de suco de laranja para atender o consumo de energia da planta industrial e usar o calor residual para processos na fabricação do suco Para auxiliar o seu cliente diga as características de cada tipo de centrais termoelétricas a Centrais a vapor não nucleares As centrais termoelétricas a vapor não nucleares são uma opção confiável e eficaz para gerar eletricidade a partir do calor Nesse processo água é aquecida para produzir vapor que é direcionado para mover as pás de uma turbina que por sua vez gera eletricidade Para o cliente que deseja atender às necessidades de energia da fábrica de suco de laranja uma central a vapor não nuclear poderia ser uma opção viável pois o calor residual gerado durante a geração de eletricidade poderia ser aproveitado para aquecer os processos de fabricação de suco b Centrais a vapor nucleares Centrais termoelétricas a vapor nucleares utilizam o calor gerado a partir da fissão nuclear para aquecer a água e produzir vapor para gerar eletricidade Elas são extremamente eficientes e oferecem uma fonte de energia constante e confiável No entanto devido às preocupações com segurança e resíduos nucleares essa opção pode ser mais complexa e dispendiosa Além disso o calor residual poderia ser útil para os processos de fabricação de suco mas a gestão segura do calor residual em uma instalação nuclear é uma preocupação crítica c Centrais a gás Centrais termoelétricas a gás usam combustíveis fósseis como gás natural para gerar eletricidade Elas são conhecidas por sua eficiência e flexibilidade na geração de energia No entanto a queima de combustíveis fósseis gera emissões de dióxido de carbono o que pode ser um problema para empresas preocupadas com a sustentabilidade ambiental O calor residual gerado pode ser utilizado nos processos da fábrica de suco de laranja mas é importante considerar os impactos ambientais d Centrais a diesel Centrais termoelétricas a diesel são altamente móveis e frequentemente usadas como fontes de energia de backup ou em locais remotos Elas usam motores a diesel para gerar eletricidade a partir do calor produzido pela combustão do diesel Embora sejam práticas o diesel é caro e poluente A utilização do calor residual para a fabricação de suco pode ser possível mas a eficiência energética pode ser uma preocupação e Ciclo combinado Centrais de ciclo combinado são uma opção avançada e altamente eficiente que combina os princípios de centrais a gás e a vapor Elas usam gás natural para gerar eletricidade e aproveitam o calor residual para alimentar uma segunda turbina a vapor aumentando a eficiência geral do processo Essa opção pode ser particularmente interessante para o cliente pois oferece uma alta eficiência energética e permite o aproveitamento eficaz do calor residual para os processos de fabricação de suco 2 Qual dos tipos de central termoelétrica você indicaria ao seu cliente Justifique a sua escolha Para atender às necessidades do cliente eu indicaria uma central de ciclo combinado A escolha se baseia na alta eficiência energética desse tipo de central que permite aproveitar de forma eficaz o calor residual para os processos de fabricação de suco de laranja além de utilizar gás natural como fonte de energia minimizando as emissões de dióxido de carbono e proporcionando uma solução econômica e ambientalmente sustentável 3 Para ter uma noção você decidiu mostrar uma termoelétrica já construída mas faltam algumas informações para você mostrar ao seu cliente Na figura podemos ver a planta de uma termoelétrica integrada a Citrovita no município de Catanduva SP O combustível utilizado nas caldeiras é o óleo 3A e o vapor produzido primeiramente é destinado ao acionamento da turbina de contrapressão que está acoplada a um gerador trifásico síncrono através de um redutor de velocidade Os vapores de escape são enviados para os processos de fabricação do suco na figura observamos a planta da termoelétrica em questão Figura 1 Planta da unidade geradora Fonte ABDO J M Usinas Termelétricas de Pequeno Porte no Estado de São Paulo São Paulo Comissão de Serviços Públicos 2001 p 90 Considerando uma geração de energia ideal e que o vapor deve sair a 100 C para os processos complete a tabela com as informações que faltam sobre a geração na turbina por facilidade vamos considerar que temos vapor saturado apenas na turbina Grandeza Valor Unidad e Potência gerada na turbina 4500 kW Vazão mássica 836 kgs Temperatura de entrada 400 C Pressão de entrada 40 MPa Entalpia de entrada 32135 1 kJkg Temperatura de saída 100 C Pressão de saída 025 MPa Entalpia de saída 26755 kJkg Fonte o autor Dica encontrar entalpias através de tabelas encontradas na literatura ou tabelas online de propriedades do vapor Valores encontrados Tabela 243 Propriedades do Vapor de Água Superaquecida Entalpia de entrada 321351 kJkg Entalpia de saída 280136 kJkg Potência kW Vazão Mássica kgs Entalpia de Entrada Entalpia de Saída Vazão Mássica kgs 4500 kW 321351 kJkg 26755 kJkg 836 kgs Consultando a Tabela 243 Propriedades do Vapor de Água Superaquecida verificase que a pressão correspondente à entalpia de saída de aproximadamente 26755 kJkg é de cerca de 025 MPa