Orientador : Waldyr Luiz Ribeiro Gallo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T19:50:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EspiritoSanto_DenilsonBoschierodo_D.pdf: 8554274 bytes, checksum: 3cf304628022beb4af95d2fb8ca66638 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Dentro de - um mercado livre de eletricidade-; preocupações ambientais, escassez de- recursos naturais, etc, a avaliação de sistemas- térmicos se toma- uma rerramentabastante importante na tomada de decisões de investimento e de liberação de recursos por parte dos bancos de desenvolvimento em pequenos, médios e grandes projetos de energia. No caso específico da geração de eletricidade o grande número de variáveis e incertezas envolvidas em um projeto termelétrico toma o desenvolvimento de métodos computacionais importante- para mensurar a utilização/conversão de energia com as- variações _ demanda, variações- climáticas, estratégias de operação, condições econômicas (compra e/ou venda de eletricidade, custos de combustível, manutenção, etc), desempenho dos equipamentos, etc. Este trabalho apresenta alguns métodos (clássicos) de representação matemática de processos físicos envolvidos em plantas térmicas de geração de eletricidade. Desenvolve-a compilação- computacional dos métodos para permitir o tratamento de novas situações com bastante agilidade (simulação), revelando- o- desempenhado sistema fora da condição de projeto. Algoritmos computacionais de simulação de sistemas termelétricos permitem revelar-se cenários únicos da operação da planta e análise de parâmetros de influência. O método é aplicado para a análise de possíveis sistemas de cogeração para o Hospital de Clínicas da Unicamp e para uma termelétrica em ciclo combinado com dois níveis de pressão. Os resultados revelam possibilidades de otimização da planta térmica e possibilitam mensurar os benefícios da implementação de novos sistemas ou de melhora de desempenho dos existentes / Abstract: Within a free market of electricity, environmental concerns, scarce natural resources, etc. the evaluation of thermal systems becomes a very important tool for investors' decision making as well as for development banks to avow loans to small, medium-sized and big energy projects. In the specific case of electricity generation, the great number of variables and uncertainties involved in a thermoelectric project make the development of computational methods to measure the utilization/conversion of energy very important; particularly due to variations of demand, c1imatic changes, operational strategies, economic conditions (exchange of electricity with the grid, fuel cost, maintenance, first cost, etc.) and to equipment performance. This work proposes some well-known methods (classic) with mathematical representations of physical processes applied in thermal plants for generation of electricity. It also discuss a compilation of computational methods that can be used with great speed (simulation) in the management of new situations, disc1osing the system operation in conditions other than the one used in the design Computational algorithms here offered for simulation of thermoelectric systems display unique scenarios of a plant operation and analysis of its influential parameters. The method here described was tested in the analysis of possible systems of cogeneration for "Hospital de CHnicas da Unicamp" (university hospital) and for a thermoelectric dual pressure combined cycle. Results show optimization possibilities for thermal plants and demonstrate how to measure the gains of new systems as well as the performance improvement of existing ones / Doutorado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Silvia Azucena Nebra, Maria Aparecida Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T17:00:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_JeffersonLuizGomes_D.pdf: 5939364 bytes, checksum: fa2d3b84d9cdf2724d4c2d953704c23d (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

O presente trabalho mostra uma análise sobre as emissões de material particulado, SO2, SO3, CO e NOx em uma planta industrial de produção de vapor. A análise é um estudo de caso e compara essas emissões usando óleo combustível e gás natural como combustível e a tecnologia empregada para o processo de combustão na operação das caldeiras. Os resultados foram obtidos durante os últimos onze anos em diferentes condições de operações e equipamentos. Para operação com óleo, o processo de atomização tem uma influência significativa nas emissões de poluentes. O uso de atomizadores do tipo air-blast diminui a emissão de material particulado quando comparado com atomização mecânica. A combustão de gás natural sempre proporcionou menores emissões, a despeito da tecnologia empregada para combustão do óleo / The present work presents an analysis of the emissions of the particulate material, SO2, SO3, CO and NOx in a steam production industrial plant. The analysis is a case study, and compares these emissions using fuel oil and natural gas as fuels and the technology employed for the combustion process on the boilers operation. The results were obtained during the last eleven years in different operational conditions and equipments. For oil operation, the atomization process has a significant influence on these pollutants emissions. The use of air blast atomization decreases the emissions of particulate material when compared with mechanical atomization. The natural gas combustion has always provided minor emissions, in spite of the of the oil combustion technology employed.

Orientador: Samuel Conceição de Oliveira / Banca: Rondinelli Donizetti Herculano / Banca: André Ribeiro Lins de Albuquerque / Resumo: Neste estudo, realizou-se a análise da influência da pressão e da temperatura do vapor bem como da implementação de aquecedores regenerativos sobre a geração de bioenergia e a eficiência térmica (energética) em ciclos de cogeração no setor sucroenergético, considerando para priorização da geração de energia elétrica, consumo total do bagaço gerado no processo de produção de açúcar e álcool e moendas acionadas por motores elétricos. Para tanto, foram realizadas simulações dos ciclos de potência a vapor operando em diferentes condições de pressão e temperatura de vapor comumente empregadas no setor (pressão de 67 bar, em temperaturas de 490, 520 e 540°C e pressão de 100 bar à temperatura de 540°C) e temperatura da água de alimentação da caldeira variando entre 115 e 180°C, sendo a menor temperatura (115°C) aplicada em ciclos CEST (Condensing-Extraction Steam Turbine) convencional e as demais (140, 160 e 180°C) em ciclos CEST com pré-aquecedores regenerativos. Foram realizadas simulações para demandas de vapor pelo processo produtivo variando entre 380 e 460 kg/t de cana processada, em intervalos de 20 kg/t. As simulações foram baseadas em equações de conservação de massa e energia aplicadas ao sistema, as quais foram resolvidas usando-se o software Cycle-Tempo. Os resultados obtidos permitiram verificar que: (i) o aumento da temperatura e pressão de vapor proporciona um aumento na geração de energia e na eficiência energética do ciclo; (ii) a introdução de pré-aquecedores fecha... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this study, the influence of steam pressure and temperature as well as the implementation of regenerative heaters on the bioenergy generation and thermal (energetic) efficiency in cogeneration cycles in the sucroenergy sector was analyzed. For prioritization of electric power generation, it was considered total consumption of the bagasse generated in the sugar and alcohol production process and mills activated by electric motors. For this purpose, steam power cycle simulations were performed at different pressure and vapor temperature conditions commonly used in the industry (pressure of 67 bar, at temperatures of 490, 520 and 540°C and pressure of 100 bar at a temperature of 540°C) and boiler feed water temperature ranging from 115 to 180°C, the lowest temperature (115°C) applied in conventional Condensing-Extraction Steam Turbine cycles and the other (140, 160 and 180°C) in CEST cycles with regenerative preheaters. Simulations were carried out for steam demands from the production process, varying between 380 and 460 kg/t of processed cane, at 20 kg/t intervals. The simulations were based on mass and energy conservation equations applied to the system, which were solved using the Cycle-Tempo software. The obtained results allowed to verify that: (i) the increase of the temperature and vapor pressure provides an increase on the generation of energy and the energetic efficiency of the cycle; (ii) the introduction of closed high-pressure preheaters in conventional cycles increases both the generation of electrical energy and energetic efficiency; (iii) the implementation of low pressure preheaters in cycles with high pressure preheaters...(Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Jose Alexandre Matelli / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Edson Bazzo / Resumo: As usinas siderúrgicas caracterizam-se, sob o ponto de vista energético, pela grande intensidade de energia empregada em processos de redução do minério de ferro, fusão das matérias-primas e refino do aço líquido obtido. Quanto aos processos utilizados para a produção de aço, destacam-se o emprego de duas rotas tecnológicas: usinas integradas e semi-integradas (mini-mills). As usinas integradas possibilitam a redução do minério de ferro até ferro-gusa e, a partir deste, a obtenção do aço. As mini-mills caracterizam-se pelo emprego de sucatas metálicas, ferro-gusa ou ferro esponja como matérias-primas e pela obtenção, como produtos, de diferentes tipos de aço. Na operação de refino do aço líquido produzido comumente é necessário o emprego de desgaseificadores a vácuo para remoção de contaminantes e, consequentemente, atendimento às especificações do produto acabado. Com isso, as mini-mills demandam potência elétrica para os processos de fusão do aço e vapor superaquecido para obtenção de vácuo nos ejetores do processo de desgaseificação. Para atendimento a legislações ambientais, sistemas de despoeiramento devem ser aplicados às aciarias, disponibilizando grandes vazões de gases quentes provenientes do forno elétrico. A operação do sistema de despoeiramento indica expressivo potencial para recuperação de calor em processos siderúrgicos. Na presente dissertação propõe-se a coleta e análise de dados de operação do sistema de despoeiramento de um forno elétrico a arco de uma mini... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The steel industry can be characterized by its high demand of energy in the process of reduction and production of pig iron and steel. For the production of steel the following routes can be highlighted: integrated plants and mini-mills. Integrated plants are used for production steel from iron ore, allowing the reduction of iron ore until pig iron, and pig iron to steel. Mini-mills are used for production of steel through metallic scraps and pig iron. In a mini-mill, the transformation of metallic scraps and pig iron to steel is reached in melting shop areas. The melting shop areas adopt vacuum degassers as a commonly equipment to remove contaminants of liquid steel and consequently reach requirements of finished products. As a consequence, in a melting shop, electricity is applied in electric arc furnaces and overheated steam is applied in vacuum degassers. According to environmental restrictions these melting shops are integrated with dust collectors. The dust collected in electric arc furnaces has great amount of energy and can express a high potential to heat recovering systems. The present dissertation has purpose in collect and analyzes data from an electric arc furnace with a dust collector in a Brazilian mini-mill for developing a thermal-economic analysis of a cogeneration plant integrated in this mini-mill / Mestre

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2011

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T07:12:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T01:19:49Z : No. of bitstreams: 1 139137.pdf: 4388633 bytes, checksum: a3fce662352be822a0b4eee41dffabd8 (MD5)

Orientador: Silvia Azucena Nebra de Perez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T18:40:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SosaArnao_JuanHarold_D.pdf: 4617781 bytes, checksum: 0d60bc60f546a91e312ce66083a35ec5 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: SOSA ARNAO, Juan Harold, Caldeiras Aquatubulares de Bagaço - Estudo do Sistema de Recuperação de Energia, Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual de Campinas, 2008. 224p. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho termodinâmico da caldeira de bagaço e reduzir o custo do seu sistema de recuperação de energia dos gases de exaustão. Para isso, foi realizada a caracterização do bagaço; após o que se determinou a velocidade terminal e o coeficiente de arrasto. Também, propriedades do bagaço como: o poder calorífico superior, a exergia, a temperatura de início de pico ou step, e a temperatura de auto-ignição foram determinadas. O desempenho da caldeira foi determinado através da aplicação da Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica. Na análise de Primeira Lei, a eficiência da caldeira foi determinada através do método: (i) das Entradas e Saídas e (ii) do Balanço de Energia, ambos calculados na base do poder calorífico inferior (PCI) e superior (PCS). Na análise de segunda lei, o método dos insumos e produtos e do balanço de exergia foram aplicados. Uma metodologia do balanço de exergia, específica para caldeiras de combustível úmido, foi desenvolvida e aplicada neste trabalho. Através destas análises, o desempenho de quatro sistemas de geração de vapor foi estudado. Estes sistemas foram compostos por: (i) gerador de vapor, economizador de alta temperatura, pré-aquecedor de ar e economizador de baixa temperatura; (ii) gerador de vapor, pré-aquecedor de ar e economizador; (iii) gerador de vapor, pré-aquecedor de ar e secador de bagaço e (iv) gerador de vapor, economizador, pré-aquecedor de ar e secador de bagaço. Os resultados mostraram que o efeito da umidade do bagaço é o fator mais importante no desempenho da caldeira, o qual pode ser melhorado com a inserção de secadores. Além disso, o sistema de geração de vapor, composto pelo: gerador de vapor, economizador, pré-aquecedor de ar e secador de bagaço apresentou o melhor desempenho termodinâmico e também, o menor custo do sistema de recuperação de energia dos gases de exaustão. / Abstract SOSA ARNAO, Juan Harold, Aquatubular boilers fueled by bagasse - Study of Energy Recovery System, Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual de Campinas, 2008. 224 p. The objective of this work was to evaluate the bagasse boiler thermodynamic performance and reduce the cost of its waste gases energy recovery system. For that, the bagasse characterization was realized; from which, the free-settling velocity and drag coefficient were determined. Also, the bagasse properties, such as, the higher heating value, the exergy, the step or peak initial temperature and ignition spontaneous temperature were determined. The bagasse boiler performance was determined through the application of Thermodynamic First and Second Law. In the first law analysis, the boiler efficiency was determined through (i) Input/Output and (ii) Energy Balance Method, which were calculated based on higher heating value (HHV) and lower heating value (LHV). In the second law analysis, the product/fuel and exergy balance methods were applied. A methodology of exergy balance, specific for wet fuels, was developed and applied in this work. Through these analyses the performance of four steam generation systems was studied. These systems were composed by: (i) steam generator, high temperature economizer, air heater and low temperature economizer; (ii) steam generator, air heater and economizer; (iii) steam generator, air heater and bagasse dryer and (iv) steam generator, economizer, air heater and bagasse dryer. The results showed that the bagasse moisture content effect is the most important factor in boiler performance, which can be improved with the inclusion of bagasse dryers. Besides, the steam generation system composed by: steam generator, economizer, air heater and bagasse dryer presented the best thermodynamic performance and also the lowest cost of the waste gases energy recovery system. Key Words Boiler, bagasse, economizer, air heater, dryer, exergy. / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2016-08-18T17:23:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTACAO_MONICA JACYRA DA SILVA CARVALHO.pdf: 12590784 bytes, checksum: d0f58b8044b522477f67a264ed154573 (MD5) Previous issue date: 2014-10-03 / The metallurgical Alfa has three areas of operations: the Port, the Refinery and the Smelter. The intermediate area produces alumina using steam as an energy source. This comes from two High Pressure Boilers that operate together and are essential for the full operation of the process, so it is necessary make it reliable equipment. With this in mind, Alfa industry bases its operations management in a Own Business System adapted guidelines of the Toyota Production System (TPS) and Total Productive Maintenance (TPM). So, this was seen as an opportunity for research, which was carried through the search for understanding of the Business System, the definition and understanding of the equipment, the realization of hiking equipment by a multidisciplinary team, with a survey of existing equipment failures, by mapping the current situation, identifying the losses associated with the faults previously raised by raising costs and monitoring focused on technical resolution and human reliability during maintenance activities, which were carried out to remedy or minimize failures, as described. Thusthere was a reduction in production losses around 3484.28 t SGA/year and 304.526,07 US$/year of 2011compared to the year 2012. And also proof that the boiler reaches 100% of their operational availability and yes, they can become confident with the implementation of continuous improvement. / A indústria metalúrgica Alfa possui três áreas de operações: o Porto, a Refinaria e a Redução. A área intermediária produz alumina utilizando como fonte de energia, o vapor. Este é oriundo de duas Caldeiras de Alta Pressão que operam juntas e são essenciais ao pleno funcionamento do processo, por isso é necessário torná-las equipamentos confiáveis. Com este intuito, a indústria Alfa alicerça sua gestão de operações em um Sistema de Negócios Próprio adaptado das diretrizes do Sistema Toyota de Produção (STP) e da Manutenção Produtiva Total (MPT). Assim, esta situação foi vista como oportunidade de pesquisa, a qual foi realizada através da busca pelo entendimento do Sistema de Negócios, pela definição e entendimento dos equipamentos, pela realização de caminhadas pelos equipamentos com equipe multidisciplinar, pelo levantamento das falhas existentes nos equipamentos, pelo mapeamento da situação atual, pela identificação das perdas associadas as falhas levantadas anteriormente, pelo levantamento de custos e pelo acompanhamento focado na resolução técnica e na confiabilidade humana durante as atividades de manutenção, as quais foram realizadas para sanar ou minimizar as falhas, já descritas. Desta forma, houve uma redução nas perdas de produção em torno de 3.484,28 t SGA/ano e 304.526,07 US$/ano do ano de 2011 em relação ao ano de 2012. E também a comprovação que as caldeiras alcançam 100% da sua disponibilidade operacional e sim, podem tornar-se confiáveis com a implementação da melhoria contínua.

Orientador: Jorge Isaías Llagostera Beltrán / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T08:08:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GuarineloJunior_FlavioFernando_D.pdf: 112586941 bytes, checksum: 8ca74b9cc6e907dc47ec88f2c901a8b1 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O atendimento da demanda crescente de eletricidade, associado à necessidade do cumprimento de metas de emissões de gases causadores do aquecimento global, será um grande desafio ao setor elétrico nas próximas décadas. A geração de eletricidade ainda necessitará de combustíveis fosseis por muitos anos e a busca por eficiência energética nos processos térmicos que envolvem as usinas termoelétricas será determinante ao cumprimento das metas de emissões. Neste contexto, o ciclo combinado tem sido apresentado como a tecnologia mais eficiente e com o menor impacto ambiental quando se considera o uso de combustíveis fósseis na geração de eletricidade. Possui curtos prazos de instalação e custos relativamente baixos em comparação às outras tecnologias, quer façam uso de fontes renováveis ou não, e tem passado por processos de evolução tecnológica que permitem eficiências de até 62%. Mesmo que apresente características tão favoráveis, o desempenho do ciclo combinado é uma tecnologia sensível quando passa a operar em condições ambiente diferentes daquelas especificadas em projeto. A análise do comportamento do desempenho nestas condições é de extrema importância para fins de avaliação da viabilidade técnica e econômica do ciclo no local a ser instalado e é o tema central deste trabalho. Portanto, a proposta deste trabalho é analisar termodinamicamente a operação do ciclo combinado operando em condições fora-de-projeto (off design) através do desenvolvimento de um sistema de equações não lineares que representam os balanços de massa e energia de cada componente e as relações entre si. O conjunto de equações do modelo analítico é resolvido através de uma ferramenta computacional comercialmente disponível, a qual permite a definição de variáveis independentes e das restrições necessárias a uma solução objetiva. A lógica empregada na solução do conjunto de equações define uma relação direta entre as mesmas através da redução do grau de liberdade de uma determinada variável. A modelagem analítica revelou ser uma ferramenta importante na investigação do comportamento do desempenho do ciclo como um todo e a dependência termodinâmica entre os seus componentes / Abstract: The worldwide growing demand for electricity associated with global warming issues is becoming a great challenge to the electric sector for the next decades. As the power generation still depends on the fossils fuels as main source, the combined cycle is further recognized for its better environmental performance in mitigating air pollution and by reducing the global warming effects. Based on this perspective, the combined cycle has been presented as the most efficient technology, by providing advantages due to its smaller environmental impact when considering the use of fossils fuels in power generation. It is characterized by its low capital cost and short construction lead time in comparison with other technologies, whatever type of renewable fuel is being used or not, it has been experiencing a technological evolution that boost its overall efficiencies to more than 62%. Even though it has been presented with such favorable characteristics, the overall efficiency of the combined cycle is very sensitive to environmental conditions as well as running from the base load. By analyzing all thermodynamic parameters in the combined cycle under off - design conditions it can provide a better understanding in order to develop a technical and economical feasibility and it is the core issue of this work. Therefore, the proposal of this work aims to develop a system of non linear equations that represent the mass and energy balances of all component and the thermodynamic relationships among them. The group of equations of the analytical model is solved through a computational tool, commercially available, which allows the definition of independent variables and all constraint needs to reach a target solution. The logic employed in solving the system of equations defines a direct relationship among each combined cycle's component through the reduction of the degree of freedom of a certain variable. The analytical modeling revealed to be an important tool in the investigation of the combined cycle operation behavior as a whole and the thermodynamic dependence among all components / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica