[pt] ANÁLISE CRÍTICA DO DESEMPENHO DE PLANTAS DE COGERAÇÃO - LUIZ GUSTAVO DO VAL (2016)
[pt] No presente trabalho, foi desenvolvido uma metodologia teórico-experimental para a avaliação de plantas de cogeração, incluindo o confronto com os dados dos fabricantes dos equipamentos, a análise de incerteza de medição dos principais parâmetros e a análise termoeconômica. Como resultado, o trabalho visa apresentar critérios mais otimizados para especificação e operação de sistemas de cogeração. Para o seu desenvolvimento, foram analisadas a planta da Companhia Cervejaria Brahma, localizada em Campo Grande, RJ, que é constituída de três turbinas a gás de 4,90 MW acopladas a três caldeiras de recuperação que utilizam Pós-Queima, com capacidade nominal de até 36000 kg/h, cada uma, e a planta do Parque Gráfico do InfoGlobo, localizada na rodovia Washington Luis, Duque de Caxias, RJ, que é constituída de dois motores alternativos de combustão interna de 2,90 MW, duas caldeiras de recuperação e um chiller de absorção de 800 TR s. Para a Companhia Cervejaria Brahma, foi utilizado a metodologia do balanço de massa das reações químicas, usando as medições das emissões e da composição do gás natural na planta, para obtenção da vazão mássica do ar admitido pela turbina e, consequentemente, a vazão mássica dos gases de exaustão. Essa metodologia foi empregada devido a não existência de um medidor de vazão de ar nas turbinas, que é um parâmetro essencial para avaliação do desempenho da planta. Esta metodologia também foi empregada, para a avaliação das caldeiras de recuperação que utilizam queima adicional de combustível. Foi realizada, também, a análise de incertezas dos resultado de desempenho obtidos na planta, de modo a identificar problemas operacionais como, o economizador sujo da caldeira de recuperação. Também, pode-se ver verificar, que o aproveitamento global do combustível utilizado, para geração de energia elétrica e térmica pelo lado da água foi inferior ao aproveitamento deste, para geração de energia elétrica e térmica pelo lado dos gases. A menor diferença encontrada destes valores na escala percentual, foi de 6 porcento. Como esta diferença não é desprezível, chega-se à conclusão que a medida do desempenho da planta de cogeração deve ser feito com base na energia térmica transferida para a água, e não a que é transferida dos gases, como normalmente é feito, sem levar em consideração as perdas térmicas. Por fim, foi realizado uma análise técnico-econômica da utilização dos equipamento empregados na planta, com a finalidade de determinação de custo-benefício. Para o Parque Gráfico do InfoGlobo, foi realizada uma simulação do desempenho dos equipamentos utilizados nesta planta, devido a impossibilidade de se obter dados experimentais em determinados pontos da planta. Para isto, foram utilizados dados de projeto dos equipamentos, admitindo que estes pouco variam com as condições ambientais. Desta forma, não foram realizadas as análises de incertezas dos resultados encontrados. Com a metodologia empregada, pôde-se identificar problemas operacionais como o fato de que a bomba da água de alimentação de caldeira, estar fora doe seu ponto de projeto. De um modo geral, o percentual de aproveitamento da energia do combustível varia muito durante o dia, indicando um acoplamento insatisfatório entre a demanda e oferta de energia. Foi desenvolvido um modelo computacional, para a simulação da turbina a gás de eixo duplo THM 1203 Hispano Suiza, modo a obter todos os parâmetros essenciais que possam ser utilizados para o projeto de sistemas de cogeração. É previsto neste modelo a operação em cargas parciais com a variação das condições ambientais.