[pt] O presente trabalho desenvolveu uma análise termodinâmica e de emissões em uma planta industrial para secagem de fermento. Esta análise foi feita através da otimização energética de uma planta de geração de vapor com objetivo de contribuir com a diminuição de emissões de gases pela redução do uso do combustível fóssil, o óleo BPF. A redução de emissões visa a diminuição da poluição atmosférica no que diz respeito à emissão de gases que contribuem para o aumento do efeito estufa. Foi desenvolvida uma análise energética e exergética da planta de geração de vapor e a verificação dos parâmetros operacionais da mesma através de um modelo termodinâmico, em regime permanente, utilizandose da primeira lei e segunda lei da termodinâmica. Nesta análise, foram verificados os equipamentos da planta onde ocorreram as maiores perdas térmicas e as maiores irreversibilidades, indicando quais as medidas para melhorar o desempenho da planta e reduzir o consumo de combustível, o que significará uma redução nas emissões de poluentes para a atmosfera. / [en] The present work developed a thermodynamic and emissions analysis in an industrial plant for ferment drying. This analysis was made through the energy optimization of a plant of steam generation with the objective of contributing to the decrease of emissions of gases through the reduction of the use of fossil fuel,the BPF oil. The reduction of emissions seeks the decrease of the atmospheric pollution with respect to the emission of gases that contribute to the increase of the greenhouse effect. It was included the energy and exergetic analysis of the steam generation plant and the verification of the performance of the plant by a thermodynamic model, in permanent regime, through the first and second laws of thermodynamics. In this analysis, it is verified the equipment of the plant where occurs the largest thermal losses and the largest irreversibility. It is also indicated which measures should be taken to improve the performance of the plant and for reducing the consumption of fuel, which will lead to a reduction in the emission of atmospheric pollutants.

[pt] A disposição final de resíduos sólidos urbanos, em aterros ou lixões, é um problema das grandes cidades. A utilização do lixo urbano em processos de tratamento térmico com recuperação energética vem ao encontro da busca de fontes alternativas, preferencialmente as renováveis, para a geração de energia. Assim, usinas de incineração com reaproveitamento de energia vêm sendo apresentadas como uma solução tanto para o destino do lixo quanto para a diversificação da matriz energética. Além disso, a prática da incineração proporciona máxima redução da massa e volume e inertização do lixo, estando o aproveitamento energético de resíduos (Waste-to-Energy) dentre as alternativas mais coerentes para a gestão de resíduos sólidos municipais. No Brasil, práticas como esta ainda são incipientes, porém apresentam grande potencial de estudo para aplicações nos centros urbanos em um futuro próximo. O presente trabalho apresenta uma proposta de uma usina lixo-energia, aplicável ao município do Rio de Janeiro, baseada na planta de Zabalgarbi/Bilbao (Espanha), que funciona em ciclo combinado a gás natural e incinera resíduos, aproveitando seu conteúdo energético para produzir eletricidade. Uma análise energética e exergética é realizada juntamente com uma estimativa do custo de geração de eletricidade, influenciada por um indicador de ecoeficiência que leva em consideração as emissões atmosféricas. Como conclusão, mostra-se a capacidade do sistema proposto em destinar os resíduos sólidos urbanos e atender a demanda elétrica do município do Rio de Janeiro/Brasil a um custo competitivo. / [en] The final disposal of municipal solid waste in landfills or dumps is a regular problem to the big cities. The use of municipal waste in processes of thermal treatment with energy recovery meets the search for alternative and renewable sources of energy production. Thus, energy recovery incineration facilities are being presented as a solution to both the waste disposal problem and the growing energy demand in the cities. Additionally, incineration provides the maximum reduction of mass, volume and dangerousness of the waste and the waste-to-energy practice stands out among the most coherent alternatives for municipal solid waste management in the world. In Brazil, however, it is still incipient and therefore presents a great potential for feasibility and application studies in the urban centers. This work presents a proposal of a waste-to-energy facility that could operate in the city of Rio de Janeiro (Brazil), based on the Zabalgarbi/Bilbao (Spain) plant, which operates in combined cycle fueled by natural gas and urban solid waste and generates electrical power. It is performed an energetic and exergetic analysis along with a cost estimate influenced by an eco-efficiency indicator that takes into account the air pollution emissions. The conclusion shows the capacity of the proposed facility to treat the municipal solid waste of Rio de Janeiro (Brazil) and supply its electricity demand with a competitive cost.

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Essa alteração provoca redução na eficiência térmica, porém aumenta o volume de água aquecida por dia. O concentrador CPC mostrou-se um importante equipamento do sistema, uma vez que a os raios solares incidem em uma região longitudinal definida no tubo coletor solar, direcionado pela geometria do CPC. Com a utilização desse equipamento elimina-se a necessidade de espelhos com seguidores solares, tornando o sistema vulnerável a oscilações elétricas, encarecendo o projeto e consumindo energia elétrica. O desempenho do coletor é avaliado a partir de testes experimentais utilizando a Primeira Lei da Termodinâmica como análise da eficiência. Esses resultados são comparados aos conceitos teóricos descritos na literatura científica. O espaço anular evacuado do tubo também se mostrou um importante aliado na linearidade do coletor, reduzindo a resistência térmica do ar. A estratificação térmica é avaliada tanto pelo número de MIX (Primeira Lei da Termodinâmica) como pela proposta de um novo coeficiente de estratificação utilizando a exergia (Segunda Lei da Termodinâmica). Das seis configurações propostas para o sistema estudado, a mais viável foi obtida na configuração 3, ou seja, tubo evacuado com CPC. / Climate change has encouraged the search for renewable energy sources. Thus, new solar collectors have been the focus of researchers around the world with new hubs, new installation settings and the study of thermal stratification to improve the performance of the thermal storage system. The proposed system, ie using evacuated tube solar concentrator provides linearity and stability of efficiency compared to flat plate collectors. The proposed change, i.e. a tube with two openings, one for cold liquid inlet and the other for hot liquid outlet, eliminates the physical interface between the hot water in the region facing the solar heat flow and the cold water in the lower region of the tube. This change causes a reduction in thermal efficiency, however increases the volume of water heated per day. Two radiometers were also developed, one thermal and the other optical, and the thermal radiometer was chosen because it had a similar behavior to the solar collectors, thus reducing the cost of the experimental bench. The CPC concentrator proved to be important equipment, once the concentration of sunlight focus on a longitudinal region defined in the solar collector tube, directed by the CPC geometry. Using this equipment eliminates the need for mirrors with solar trackers, making the system vulnerable to electrical oscillations, making the project more expensive and consuming electricity. The collector performance is evaluated from experimental tests using the First Law of Thermodynamics as an efficiency analysis. These results are compared to the theoretical concepts described in the scientific literature. The annular evacuated space in the tube also proved to be an important ally in the linearity of the collector, reducing the thermal resistance of the air. Thermal stratification is evaluated both by the MIX number (First Law of Thermodynamics) and by the proposal of a new stratification coefficient using exergy (Second Law of Thermodynamics). Of the six configurations proposed the most efficient was obtained in the complete configuration, i.e. evacuated tube with CPC.