A matriz elétrica brasileira é baseada em energias renováveis e principalmente, na energia hidráulica. Frente a algumas crises que o país viveu, faz-se necessário encontrar fontes alternativas de produção de energia elétrica que possam auxiliar a principal fonte energética, principalmente no período de estiagem. A biomassa é uma alternativa viável de combustível para a produção de eletricidade através de centrais de geração e cogeração de energia. Dentre as alternativas para a produção de eletricidade, temos as usinas de açúcar e álcool, que possuem um grande potencial de produção energética, que pode ser otimizado através do melhor aproveitamento da queima de bagaço. Esta dissertação estuda todos os elementos de cogeração de energia em usinas sucroalcooleiras, com ênfase no bagaço e na caldeira, propondo uma alternativa para aperfeiçoar a eficiência da queima do bagaço. Esta proposição é por meio da utilização de medidores de vazão e umidade do bagaço, aliado a um controlador lógico que atue sobre as entradas da cogeração de energia, para aumentar a eficiência da malha e diminuir o desperdício das variáveis de entrada. Todas as proposições são simuladas com dados de uma usina de açúcar e álcool, para que seja possível validar o modelo, e comprovar os ganhos provenientes da utilização do controlador. Através deste controlador, verificou-se que a usina queima mais bagaço que o necessário, diminuindo o rendimento da caldeira e perturbando o restante do processo. / The Brazilian electrical energy matrix is based on renewable energies mainly on hydroelectric energy. As the country has experienced some energy crisis, it is necessary to find alternative sources of electric energy production that can help to keep the offer of the main energy source, especially during the dry season. Biomass is a viable alternative fuel for the production of electricity, through generation power plants and cogeneration power plants. Among electricity production alternatives, we have the sugar and alcohol plants, which have a great energy production potential that which can be optimized through the best use of bagasse burning. This dissertation will study all the elements of energy cogeneration in sugarcane plants, by emphasizing bagasse and boiler, proposing an alternative to improve bagasse burning efficiency. This proposition will be proven through the use of flow meters and bagasse moisture, together with a logic controller that acts on the inputs of the energy cogeneration, which increase the efficiency of the mesh and reduce the wastage of the input variables. All propositions will be simulated with data from a sugar and alcohol mill, so that it is possible to validate the model, and to prove the gains from using the controller. Through this controller, it was verified that the plant burns more bagasse than necessary, reducing the efficiency of the boiler and disturbing the rest of the process.

Este trabalho constitui o estudo experimental de um componente importante de um ciclo de refrigeração por absorção de amônia-água - o destilador. O destilador neste ciclo, é o encarregado de produzir vapor de amônia de elevada pureza a partir de uma solução líquida concentrada de amônia-água. É proposto aqui um destilador de filme descendente composto somente por dois elementos: o gerador e o retificador. O gerador é constituído por um banco de tubos horizontais que no seu interior passa óleo térmico sintético aquecido. A solução de amônia-água concentrada escoa externamente aos tubos por filme descendente e, mediante seu aquecimento, é produzido vapor de amônia úmida. O retificador, também constituído por tubos horizontais, resfria e condensa parte desse vapor úmido, produzindo assim vapor de amônia destilada de elevada pureza. O objetivo deste trabalho foi analisar experimentalmente a influência de diferentes parâmetros no funcionamento do destilador no que diz respeito à concentração e à vazão mássica de destilado de amônia produzido. Para isso, foi construído um arranjo experimental que permite variar temperatura, vazão e concentração da solução amônia-água, bem como, a temperatura do óleo térmico no gerador e da água de resfriamento no retificador. O aparelho pode trabalhar com pressão interna até 20 bar e temperatura até 150 °C. Os resultados mostraram que a concentração de amônia destilada aumenta quando incrementada a vazão mássica da solução concentrada e quando a temperatura do retificador, do gerador e da solução concentrada diminui. Porém, exceto na diminuição da temperatura do retificador, sempre quando o grau de pureza do destilado de amônia aumentava, sua vazão mássica diminuía. Foram realizados ensaios com duas concentrações de solução concentrada que são: 37 e 49 %. A pureza do destilado de amônia aumenta quanto maior for essa concentração, chegando até 99,74 %. Foram também analisados o sistema de distribuição de líquido nos tubos, o padrão de escoamento entre os tubos, bem como, avaliou-se o número de Nusselt médio para o filme descendente da mistura amônia-água. / This work presents the experimental study of an important component of an ammonia-water absorption refrigeration cycle - the distiller. The distiller is responsible for producing high purity ammonia vapor from a concentrated ammonia-water liquid solution. It is analyzed here a falling film distiller composed solely of two elements: the generator and the rectifier. The generator consists of a horizontal tube bundle which internally hot thermal synthetic oil passes through. The ammonia-water concentrated solution flows externally on the tubes making a falling film resulting in a wet ammonia vapor. The rectifier, which is also a horizontal tube bundle, cools down the wet ammonia vapor and condenses part of water content, thus producing high purity distilled ammonia vapor. The aim of this work is to analyze the influence of different parameters on the operation of the distiller, respecting the concentration and the mass flow rate of distillate ammonia produced. For that, an experimental setup that allows to vary the temperature, the mass flow rate and the concentration of the ammonia-water solution, as well as, the thermal oil temperature in the generator and the cooling water temperature in the rectifier was built. This experimental setup can work at internal pressures up to 20 bar and temperature up to 150 °C. The results showed that the distilled ammonia concentration enhances when increased the concentrated solution mass flow rate, and when the temperature of the rectifier, generator and the concentrated solution decreased. However, except in the reduction of the rectifier temperature, whenever the purity of distilled ammonia increased, its mass flow rate decreased. There were performed tests with two concentrations of the concentrated solution: 37 and 49 %. The ammonia distilled purity increases for the higher concentration, reaching up to 99.74 %. There were also analyzed the liquid distribution system on the pipes, the intertube flow mode, furthermore, the average Nusselt number for the ammonia-water falling film mixture.

A demanda por encontrar soluções que possam proporcionar um melhor aproveitamento de energia em edificações hoteleiras é crescente, tornando-se essencial na realidade vivida neste setor nos últimos tempos ao redor do mundo. O aumento da eficiência energética em hotéis por meio da aplicação de sistemas de cogeração representa um notório ganho de competitividade, tornando-se um fator decisivo para hóspedes e empresários, além de contribuir para a sustentabilidade do empreendimento. A fim de aumentar a eficiência energética em edificações hoteleiras, este trabalho apresenta a otimização de sistemas de cogeração com ciclo de absorção aplicado a hotéis. Levou-se em consideração a realidade do setor em metrópoles brasileiras, baseando-se no fato de que estas cidades recebem um número crescente de turistas por ano, tanto para eventos culturais quanto para negócios, e precisam buscar soluções para reduzir o consumo de energia elétrica. Além disso, nos últimos anos, o Brasil vem enfrentando um aumento expressivo do custo da energia elétrica. A matriz energética brasileira continua contando com uma parcela principal de eletricidade gerada por usinas hidrelétricas, porém é cada vez maior o uso de usinas termelétricas nesta matriz, para compensar de modo geral a redução no volume de chuvas e o aumento da demanda do país por eletricidade. Sendo assim, é necessário buscar fontes alternativas para a produção de energia, assim como incentivar o uso da cogeração por meio de sistemas com maior eficiência na geração e conversão energética. Hotéis possuem forte potencial para aplicação de sistemas de cogeração justamente por conter equipamentos com diversas necessidades energéticas (tanto térmica quanto elétrica). A partir da modelagem de todos os componentes que fazem parte do sistema de cogeração, tais como a câmara de combustão, turbina, caldeira a vapor e resfriador por absorção, fez-se um estudo das variáveis que podem proporcionar uma maior influência na condição de máxima eficiência do sistema como um todo. Vale ressaltar que fatores climáticos, sazonais, flutuações na disponibilidade e no custo das fontes energéticas (sejam estas renováveis ou não) fazem parte da realidade local, e precisam ser levadas em consideração neste estudo. Para o escopo deste trabalho, será abordado um ciclo de refrigeração por absorção que utiliza solução de amônia e água (NH3 + H2O). Para suprir a demanda do ciclo por absorção por energia térmica no gerador, levou-se em consideração a queima do gás liquefeito do petróleo como insumo deste sistema. Serão apresentados fatores que podem contribuir para a redução do consumo elétrico da edificação, reduzindo-se assim a dependência da eletricidade e possibilitando o uso de combustíveis alternativos. Além disso, as interações entre os diversos componentes que compõem o sistema de cogeração, aliada aos variados consumos de energia em um empreendimento hoteleiro (tais como a climatização de ar nos ambientes, uso de água quente em chuveiros, eletricidade), serão avaliados de modo a otimizar a eficiência energética da edificação como um todo. / A demand for finding solutions that can provide better energy use in hotel buildings is increasing, becoming essential in the reality experienced in this sector in recent times around the world. An increase in energy efficiency of hotels through the application of cogeneration systems is a marked gain in competitiveness, becoming a decisive factor for guests and hotels\' stakeholders, as well as a contribute to the sustainability of the enterprise. In order to increase energy efficiency in hotel buildings, this paper aims to present the optimization of cogeneration systems using absorption refrigeration cycle applied to hotels. It took into account the sector\'s reality in Brazilian cities, based on the fact that these cities receive an increasing number of tourists every year, both for cultural events and for business, and need to find solutions to reduce their electrical consumption. Moreover, in recent years, Brazil has been experiencing a significant increase in the cost of electricity. The Brazilian energy matrix is still counting on a major portion of electricity generated by hydroelectric power plants, but the use of thermal power plants is increasing in this matrix, in order to offset the reduction in rainfall and the increasing demand of the country for electricity. It is therefore necessary to seek alternative sources for energy production as well as encouraging the use of cogeneration systems through more efficient generation and energy conversion. Hotels have strong potential for application of cogeneration systems precisely because it has several energy appliances\' needs (both thermal and electrical). From the modeling of all components forming part of a cogeneration system such as the combustion chamber, turbine, steam boiler and absorption chiller, a study has been made using the variables that can provide a greater influence on the maximum condition efficiency of the system as a whole. It is noteworthy that climatic, seasonal factors, fluctuations in availability and cost of energy sources (whether renewable or not) are part of the local reality, and must be taken into consideration in this study. For the scope of this paper, an absorption refrigeration cycle that uses ammonia and water (NH3 + H2O) has been studied. The burning of liquefied petroleum gas inside the combustion chamber as an energy of the system was considered to meet the absorption refrigeration cycle demand for thermal energy inside the generator. Factors that may help to reduce the electrical consumption of the building will be presented, thus reducing the dependence of electricity and allowing the use of alternative fuels. In addition, the interactions between the various components that make up the cogeneration system, coupled with the varying energy consumption in a hotel building (such as HVAC, use of hot water in showers, electricity) will be assessed in order to optimize the energy efficiency of the whole building.

Em função do crescimento populacional e econômico brasileiro, o sistema elétrico nacional está sempre em modificação a fim de atender às necessidades do país. Na última década, ganhou destaque o aumento da geração termoelétrica na matriz elétrica nacional, primeiro proveniente do gás natural, e mais recentemente de fontes renováveis, como a cogeração termoelétrica proveniente do bagaço de cana. Em virtude desta realidade, é importante que, frente ao volume significativo e crescente de centrais de cogeração no país, seja pensada uma forma de administrar esta parcela da geração de maneira a se aprimorar de forma constante o desempenho destes sistemas. No entanto, verifica-se que os programas de eficiência energética no Brasil e no mundo estão geralmente associados aos usos finais de energia elétrica e praticamente inexiste uma ação estruturada de gestão da eficiência nas transformações energéticas para geração de eletricidade ao longo de sua operação. Portanto, este trabalho tem como objetivo, propor uma metodologia de gestão continuada da eficiência energética de centrais de cogeração a biomassa que operam em ciclo Rankine no Brasil. A metodologia está baseada no ciclo de melhoria contínua da qualidade, conhecido como PDCA. São estabelecidas as etapas para implementação da metodologia: enquadramento, cálculo, medição, verificação e ação. O parâmetro escolhido para cálculo e medição na metodologia é o fator de utilização de energia (FUE). A implementação da metodologia permite passar por cada fase do ciclo PDCA: planejamento, execução, verificação e ação. O ciclo Rankine foi o escolhido para o desenvolvimento do modelo de aplicação por representar a totalidade das centrais de cogeração a biomassa no Brasil. É apresentado um estudo de caso no qual a metodologia foi aplicada a duas centrais de cogeração enquadradas em classes semelhantes. Os resultados demonstram a validade da metodologia para o propósito de implementar um sistema de gestão continuada da eficiência energética global em centrais de cogeração a biomassa. São por fim recomendadas as ações de melhoria decorrentes da aplicação do ciclo nas centrais, e recomendações de desenvolvimento futuro complementares a este trabalho. / Due to the Brazilian population and economic growth, the national grid is in continuous change in order to meet the country needs. During the last decade, the highlights are the thermoelectric generation expansion, first by natural gas plants growth and recently by alternative renewable cogeneration sugarcane bagasse plants. Due to this situation, face to the significant growing number of biomass cogeneration plants in Brazil, it is important to think a way to manage this electric generation portion in order to have a continuous improvement of its performance. However, it is noticed that the energy efficiency policies either in Brazil or worldwide are usually connected to end uses of electricity and actually there is not any structured action towards the energy efficiency management for electricity generation along operation. Thus, this work proposes a methodology for energy efficiency management in Rankine cycle operated biomass cogeneration plants in Brazil. The methodology is based on the so called PDCA continual improvement cycle. The steps for implementation of the methodology: classification, calculation, measurement, verification and action, are established. The energy utilization factor (EUF) was chosen for calculation and measurement in the methodology. The implementation of it permits to pass through each phase of PDCA cycle: plan, do, check and act. The Rankine cycle was chosen for the application model development because it represents 100% of biomass cogeneration commercial plants operating in Brazil. A application of the methodology for two cogeneration plants with the same class is presented in the study case. The results show the validity of the application of the proposed methodology for establishment of an overall energy efficiency management system in biomass cogeneration plants. Improvement actions are recommended as results from the application of the cycle. Further development recommendations for this work are also presented.

O trabalho tem por objetivo fazer uma ampla análise das proteções utilizadas no desacoplamento entre a planta termoelétrica industrial operando em co-geração e um grande sistema elétrico. São também analisados os vários tipos de plantas termoelétricas e suas formas operacionais, com relação a planta industrial e a rede da concessionária. Para estes casos foram consideradas as proteções específicas para cada tipo de planta em função das possíveis perturbações a que estas estiverem envolvidas. São apresentadas as principais proteções utilizadas nestes casos, o principio operacional destes relés, e ainda as tecnologias disponíveis para estes componentes. O modelo dinâmico das cargas é analisado com maior precisão, especificamente para o caso das plantas estudadas. Sendo que esse parâmetro tem sido avaliado de forma superficial nos grandes estudos de estabilidade, que nem sempre consideram o desempenho dinâmico das cargas no seu barramento de utilização. Também são analisados os aspectos práticos para determinar a localização das proteções na rede interna, em função da topologia existente e do nível de tensão em que opera a autogeração, caracterizando o comportamento esperado para cada proteção escolhida. Algumas conclusões são tiradas para o modelo de proteção empregada no desacoplamento da autogeração, para as plantas com processos contínuos, enfocando principalmente os problemas de colapso de tensão durante as perturbações, antes e depois da proteção atuar. Também apresentamos um caso típico, por meio de uma simulação dinâmica, onde foram consideradas as principais perturbações provenientes da rede externa e com o sistema isolado, definindo as proteções específicas para este caso simulado. / This paper\'s aim is a broad analysis of the protection elements used for the disconnection of an industrial thermoelectric plant, operating in cogeneration mode, from an important electric public service system. The different types of thermoelectric plant are analysed, considering their relations with the industrial plant and the public network. The usual protections have been considered for each type of plant as a function of the disturbances to which they could be subjected. The main protection elements used in these cases, their operational principles, and the available technologies have been discussed. The dynamic model of the loads has been analysed with greater precision than usual for the plants under consideration. This aspect has been treated superficially in the present stability studies, which not always account for the dynamic performance of loads at their connection bars. The practical considerations that determine the location of protection elements in the plant internal net are analysed as a function of the circuit topology and generation voltage level, showing the behaviour to be expected for each chosen protection. Some conclusions have been drawn for the protection model used for self-generation disconnection in industrial plants with continuous processes, with special regard for the voltage collapse problems during the disturbances, before and after protection operation. A typical case is also presented, by means of dynamicsimulation, considering the main disturbances introduced by the external network and also for the system when isolated, establishing the specific protection to be used in the case under study

O trabalho tem por objetivo fazer uma ampla análise das proteções utilizadas no desacoplamento entre a planta termoelétrica industrial operando em co-geração e um grande sistema elétrico. São também analisados os vários tipos de plantas termoelétricas e suas formas operacionais, com relação a planta industrial e a rede da concessionária. Para estes casos foram consideradas as proteções específicas para cada tipo de planta em função das possíveis perturbações a que estas estiverem envolvidas. São apresentadas as principais proteções utilizadas nestes casos, o principio operacional destes relés, e ainda as tecnologias disponíveis para estes componentes. O modelo dinâmico das cargas é analisado com maior precisão, especificamente para o caso das plantas estudadas. Sendo que esse parâmetro tem sido avaliado de forma superficial nos grandes estudos de estabilidade, que nem sempre consideram o desempenho dinâmico das cargas no seu barramento de utilização. Também são analisados os aspectos práticos para determinar a localização das proteções na rede interna, em função da topologia existente e do nível de tensão em que opera a autogeração, caracterizando o comportamento esperado para cada proteção escolhida. Algumas conclusões são tiradas para o modelo de proteção empregada no desacoplamento da autogeração, para as plantas com processos contínuos, enfocando principalmente os problemas de colapso de tensão durante as perturbações, antes e depois da proteção atuar. Também apresentamos um caso típico, por meio de uma simulação dinâmica, onde foram consideradas as principais perturbações provenientes da rede externa e com o sistema isolado, definindo as proteções específicas para este caso simulado. / This paper\'s aim is a broad analysis of the protection elements used for the disconnection of an industrial thermoelectric plant, operating in cogeneration mode, from an important electric public service system. The different types of thermoelectric plant are analysed, considering their relations with the industrial plant and the public network. The usual protections have been considered for each type of plant as a function of the disturbances to which they could be subjected. The main protection elements used in these cases, their operational principles, and the available technologies have been discussed. The dynamic model of the loads has been analysed with greater precision than usual for the plants under consideration. This aspect has been treated superficially in the present stability studies, which not always account for the dynamic performance of loads at their connection bars. The practical considerations that determine the location of protection elements in the plant internal net are analysed as a function of the circuit topology and generation voltage level, showing the behaviour to be expected for each chosen protection. Some conclusions have been drawn for the protection model used for self-generation disconnection in industrial plants with continuous processes, with special regard for the voltage collapse problems during the disturbances, before and after protection operation. A typical case is also presented, by means of dynamicsimulation, considering the main disturbances introduced by the external network and also for the system when isolated, establishing the specific protection to be used in the case under study

A matriz elétrica brasileira é baseada em energias renováveis e principalmente, na energia hidráulica. Frente a algumas crises que o país viveu, faz-se necessário encontrar fontes alternativas de produção de energia elétrica que possam auxiliar a principal fonte energética, principalmente no período de estiagem. A biomassa é uma alternativa viável de combustível para a produção de eletricidade através de centrais de geração e cogeração de energia. Dentre as alternativas para a produção de eletricidade, temos as usinas de açúcar e álcool, que possuem um grande potencial de produção energética, que pode ser otimizado através do melhor aproveitamento da queima de bagaço. Esta dissertação estuda todos os elementos de cogeração de energia em usinas sucroalcooleiras, com ênfase no bagaço e na caldeira, propondo uma alternativa para aperfeiçoar a eficiência da queima do bagaço. Esta proposição é por meio da utilização de medidores de vazão e umidade do bagaço, aliado a um controlador lógico que atue sobre as entradas da cogeração de energia, para aumentar a eficiência da malha e diminuir o desperdício das variáveis de entrada. Todas as proposições são simuladas com dados de uma usina de açúcar e álcool, para que seja possível validar o modelo, e comprovar os ganhos provenientes da utilização do controlador. Através deste controlador, verificou-se que a usina queima mais bagaço que o necessário, diminuindo o rendimento da caldeira e perturbando o restante do processo. / The Brazilian electrical energy matrix is based on renewable energies mainly on hydroelectric energy. As the country has experienced some energy crisis, it is necessary to find alternative sources of electric energy production that can help to keep the offer of the main energy source, especially during the dry season. Biomass is a viable alternative fuel for the production of electricity, through generation power plants and cogeneration power plants. Among electricity production alternatives, we have the sugar and alcohol plants, which have a great energy production potential that which can be optimized through the best use of bagasse burning. This dissertation will study all the elements of energy cogeneration in sugarcane plants, by emphasizing bagasse and boiler, proposing an alternative to improve bagasse burning efficiency. This proposition will be proven through the use of flow meters and bagasse moisture, together with a logic controller that acts on the inputs of the energy cogeneration, which increase the efficiency of the mesh and reduce the wastage of the input variables. All propositions will be simulated with data from a sugar and alcohol mill, so that it is possible to validate the model, and to prove the gains from using the controller. Through this controller, it was verified that the plant burns more bagasse than necessary, reducing the efficiency of the boiler and disturbing the rest of the process.

Este trabalho constitui o estudo experimental de um componente importante de um ciclo de refrigeração por absorção de amônia-água - o destilador. O destilador neste ciclo, é o encarregado de produzir vapor de amônia de elevada pureza a partir de uma solução líquida concentrada de amônia-água. É proposto aqui um destilador de filme descendente composto somente por dois elementos: o gerador e o retificador. O gerador é constituído por um banco de tubos horizontais que no seu interior passa óleo térmico sintético aquecido. A solução de amônia-água concentrada escoa externamente aos tubos por filme descendente e, mediante seu aquecimento, é produzido vapor de amônia úmida. O retificador, também constituído por tubos horizontais, resfria e condensa parte desse vapor úmido, produzindo assim vapor de amônia destilada de elevada pureza. O objetivo deste trabalho foi analisar experimentalmente a influência de diferentes parâmetros no funcionamento do destilador no que diz respeito à concentração e à vazão mássica de destilado de amônia produzido. Para isso, foi construído um arranjo experimental que permite variar temperatura, vazão e concentração da solução amônia-água, bem como, a temperatura do óleo térmico no gerador e da água de resfriamento no retificador. O aparelho pode trabalhar com pressão interna até 20 bar e temperatura até 150 °C. Os resultados mostraram que a concentração de amônia destilada aumenta quando incrementada a vazão mássica da solução concentrada e quando a temperatura do retificador, do gerador e da solução concentrada diminui. Porém, exceto na diminuição da temperatura do retificador, sempre quando o grau de pureza do destilado de amônia aumentava, sua vazão mássica diminuía. Foram realizados ensaios com duas concentrações de solução concentrada que são: 37 e 49 %. A pureza do destilado de amônia aumenta quanto maior for essa concentração, chegando até 99,74 %. Foram também analisados o sistema de distribuição de líquido nos tubos, o padrão de escoamento entre os tubos, bem como, avaliou-se o número de Nusselt médio para o filme descendente da mistura amônia-água. / This work presents the experimental study of an important component of an ammonia-water absorption refrigeration cycle - the distiller. The distiller is responsible for producing high purity ammonia vapor from a concentrated ammonia-water liquid solution. It is analyzed here a falling film distiller composed solely of two elements: the generator and the rectifier. The generator consists of a horizontal tube bundle which internally hot thermal synthetic oil passes through. The ammonia-water concentrated solution flows externally on the tubes making a falling film resulting in a wet ammonia vapor. The rectifier, which is also a horizontal tube bundle, cools down the wet ammonia vapor and condenses part of water content, thus producing high purity distilled ammonia vapor. The aim of this work is to analyze the influence of different parameters on the operation of the distiller, respecting the concentration and the mass flow rate of distillate ammonia produced. For that, an experimental setup that allows to vary the temperature, the mass flow rate and the concentration of the ammonia-water solution, as well as, the thermal oil temperature in the generator and the cooling water temperature in the rectifier was built. This experimental setup can work at internal pressures up to 20 bar and temperature up to 150 °C. The results showed that the distilled ammonia concentration enhances when increased the concentrated solution mass flow rate, and when the temperature of the rectifier, generator and the concentrated solution decreased. However, except in the reduction of the rectifier temperature, whenever the purity of distilled ammonia increased, its mass flow rate decreased. There were performed tests with two concentrations of the concentrated solution: 37 and 49 %. The ammonia distilled purity increases for the higher concentration, reaching up to 99.74 %. There were also analyzed the liquid distribution system on the pipes, the intertube flow mode, furthermore, the average Nusselt number for the ammonia-water falling film mixture.

Em função do crescimento populacional e econômico brasileiro, o sistema elétrico nacional está sempre em modificação a fim de atender às necessidades do país. Na última década, ganhou destaque o aumento da geração termoelétrica na matriz elétrica nacional, primeiro proveniente do gás natural, e mais recentemente de fontes renováveis, como a cogeração termoelétrica proveniente do bagaço de cana. Em virtude desta realidade, é importante que, frente ao volume significativo e crescente de centrais de cogeração no país, seja pensada uma forma de administrar esta parcela da geração de maneira a se aprimorar de forma constante o desempenho destes sistemas. No entanto, verifica-se que os programas de eficiência energética no Brasil e no mundo estão geralmente associados aos usos finais de energia elétrica e praticamente inexiste uma ação estruturada de gestão da eficiência nas transformações energéticas para geração de eletricidade ao longo de sua operação. Portanto, este trabalho tem como objetivo, propor uma metodologia de gestão continuada da eficiência energética de centrais de cogeração a biomassa que operam em ciclo Rankine no Brasil. A metodologia está baseada no ciclo de melhoria contínua da qualidade, conhecido como PDCA. São estabelecidas as etapas para implementação da metodologia: enquadramento, cálculo, medição, verificação e ação. O parâmetro escolhido para cálculo e medição na metodologia é o fator de utilização de energia (FUE). A implementação da metodologia permite passar por cada fase do ciclo PDCA: planejamento, execução, verificação e ação. O ciclo Rankine foi o escolhido para o desenvolvimento do modelo de aplicação por representar a totalidade das centrais de cogeração a biomassa no Brasil. É apresentado um estudo de caso no qual a metodologia foi aplicada a duas centrais de cogeração enquadradas em classes semelhantes. Os resultados demonstram a validade da metodologia para o propósito de implementar um sistema de gestão continuada da eficiência energética global em centrais de cogeração a biomassa. São por fim recomendadas as ações de melhoria decorrentes da aplicação do ciclo nas centrais, e recomendações de desenvolvimento futuro complementares a este trabalho. / Due to the Brazilian population and economic growth, the national grid is in continuous change in order to meet the country needs. During the last decade, the highlights are the thermoelectric generation expansion, first by natural gas plants growth and recently by alternative renewable cogeneration sugarcane bagasse plants. Due to this situation, face to the significant growing number of biomass cogeneration plants in Brazil, it is important to think a way to manage this electric generation portion in order to have a continuous improvement of its performance. However, it is noticed that the energy efficiency policies either in Brazil or worldwide are usually connected to end uses of electricity and actually there is not any structured action towards the energy efficiency management for electricity generation along operation. Thus, this work proposes a methodology for energy efficiency management in Rankine cycle operated biomass cogeneration plants in Brazil. The methodology is based on the so called PDCA continual improvement cycle. The steps for implementation of the methodology: classification, calculation, measurement, verification and action, are established. The energy utilization factor (EUF) was chosen for calculation and measurement in the methodology. The implementation of it permits to pass through each phase of PDCA cycle: plan, do, check and act. The Rankine cycle was chosen for the application model development because it represents 100% of biomass cogeneration commercial plants operating in Brazil. A application of the methodology for two cogeneration plants with the same class is presented in the study case. The results show the validity of the application of the proposed methodology for establishment of an overall energy efficiency management system in biomass cogeneration plants. Improvement actions are recommended as results from the application of the cycle. Further development recommendations for this work are also presented.

Esta Tese apresenta o desenvolvimento de um protótipo de um microgerador termoelétrico para captação de energias residuais baseado no Efeito Seebeck com sistema de transferência de calor intercambiável. Neste sentido, desenvolveu-se dois sistemas de transferência térmica, sendo um para captação do calor residual de processos industriais constituído por um módulo denominado captor de calor intercambiável e por outro módulo para resfriar o sistema. Destaca-se que o sistema térmico desenvolvido permite a sua adaptação ao processo industrial por meio da troca do captor de calor, otimizando a transferência térmica para o microgerador termoelétrico. Com base nos dados medidos fez se um tratamento dos dados obtendo-se uma tensão de circuito aberto de Vopen=0,4306xΔT [mV] e uma resistência interna de R0=9,41Ω, com uma tolerância de ΔRint=0,77Ω tal que Rint=R0±ΔRint=9,41±0,77Ω. As medições feitas com a condição de máxima potência de saída foi obtida em um gradiente de temperatura de ΔT=80°C resultando numa potência máxima Pout≈29W. Como resultado obteve-se o protótipo de um microgerador termoelétrico baseado no Efeito Seebeck para captação de energias residuais, customizado e adaptado às características do processo industrial e à respectiva carga (potência e tensão), permitindo a troca e alteração da configuração do sistema de transferência de calor bem como, a reconfiguração do arranjo dos módulos termoelétricos. / This thesis presents the development of a prototype of a thermoelectric microgenerator to energy harvesting based on the Seebeck Effect with interchangeable heat transfer system. In this sense, it developed two heat transfer systems, one for capture of waste heat from industrial processes consisting of a sensor module called interchangeably heat and cool the module to another system. It is noteworthy that the thermal system developed allows its adaptation to industrial process by exchanging the sensor heat, optimizing heat transfer to the thermocouple microgenerator. Based on measured data has a data processing yielding a open circuit voltage of Vopen=0,4306xΔT and an internal resistance of R0=9,41Ω, with a tolerance of ΔRint=0,77Ω such that Rint=R0±ΔRint=9,41±0,77Ω. The measurements made on the condition of maximum output was obtained at a temperature gradient of ΔT=80°C resulting in a maximum power Pout≈29W. As a result we obtained a prototype thermoelectric microgenerator based on Seebeck effect to energy harvesting, energy customized and adapted to the characteristics of industrial process and its load (power and voltage), allowing the exchange and change the configuration of the transfer system heat as well as reconfiguring the arrangement of thermoelectric modules.