Orientador: Pedro Magalhães Sobrinho / Resumo: O Brasil tem uma grande capacidade para produzir biocombustíveis devido a sua extensa área territorial com grande produtividade de matéria-prima para este setor. O Governo Federal vem investindo bastante neste setor, pois além de ser estratégico economicamente, também tem grandes vantagens na luta contra o aquecimento global. Desde 2005, ano em que se iniciou a comercialização do biodiesel em caráter voluntário, até 2017 a produção cresceu de 736 m3/ano para 4291294 m3/ano. Isto se deu devido a política de aumento obrigatório da porcentagem de biodiesel misturado ao diesel de petróleo de forma gradativa até o nível de 10% (B10) em 2018. Neste trabalho propõe-se um sistema de cogeração utilizando um motor de combustão interna (queimando gás natural), um queimador suplementar e uma caldeira de recuperação para gerar energia elétrica e vapor superaquecido necessário para o processo de reforma a vapor do glicerol; comparando-o com outro sistema proposto por Galarza (2017) que utiliza microturbina à gás. Este sistema será estudado para uma planta capaz de produzir 17820 m3/ano de biodiesel operando 7920 h/ano. Foi escolhido um motor de combustão interna com potência de 200 kW e consumo de 42,9 kg/h, pois foi o motor com menor consumo, mas que mantêm o nível de temperatura dos gases de exaustão (471,8 ºC). Energeticamente o sistema se demonstrou viável, mas possui grande perda de calor na chaminé que poderia ser aproveitada, como na produção de água quente por exemplo. A análise ex... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brazil has a large capacity to produce biofuels due to its extensive land area with high productivity of raw material for this sector. The Federal Government has been investing a lot in this sector, since besides being economically strategic, it also has great advantages in the fight against global warming. Since 2005, when the commercialization of biodiesel began on a voluntary basis, by 2017 production increased from 736 m3/year to 4291294 m3/year. This was due to the policy of mandatory increase of the percentage of biodiesel mixed with petroleum diesel gradually until the level of 10% (B10) in 2018. In this work, a cogeneration system is proposed using an internal combustion engine (burning natural gas), an additional burner and a recovery boiler to generate electrical energy and superheated steam necessary for the steam reforming process of glycerol; comparing it with another system proposed by Galarza (2017) that uses microturbine to gas. This system will be studied for a plant capable of producing 17820 m3/year of biodiesel operating at 7920 hours per year. An internal combustion engine with a power of 200 kW and a consumption of 42.9 kg/h was chosen, because it was the engine with the lowest consumption, but it maintains the level of temperature of exit (471.8 ºC). Energetically the system has proven viable, but it has great heat loss in the chimney that could be better used, as in the production of hot water for example. Exergetic analysis helps to understand the sys... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

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

O consumo de energia nos diferentes setores da economia cresce continuamente devido aos hábitos de consumo, aumento da população e necessidades tecnológicas atuais; considerando o efeito deste aumento de consumo sobre os recursos naturais, a conscientização da importância do uso racional da energia é cada dia um tópico de maior relevância em todo o mundo. Ante a crescente necessidade de reduzir o consumo energético das edificações, algumas metodologias apresentam-se como ferramentas úteis para o alcance deste fim, uma delas é a auditoria energética. A auditoria energética é um mecanismo para entender o desempenho energético de edifícios, através dela é possível detectar problemas operacionais, aumentar o conforto dos ocupantes e otimizar o uso da energia. O presente estudo utilizou uma metodologia de auditoria energética para conhecer o comportamento energético de diferentes prédios do setor terciário especificamente do setor educacional, pertencentes a Universidade de São Paulo (USP). A metodologia foi aplicada em diferentes edificações do setor, e a mesma incluiu a utilização de medições de variáveis elétricas, medições de iluminação segundo as normas preconizadas, software para estudo de usos finais e ferramentas de simulação computacional como o software Dialux e o EnergyPlus. As melhores oportunidades de eficiência energética foram avaliadas técnica e economicamente, comparando cenários para a execução de estratégias com diferentes tecnologias comercialmente disponíveis no mercado. A avaliação econômica incluiu a utilização de figuras de mérito como o tempo de payback, a taxa interna de retorno (TIR), o custo de ciclo de vida (LCC), o custo de ciclo de vida anualizado (ALCC) e o custo da energia conservada (CEC). Os resultados validam a auditoria energética como método para tomada de decisões no sentido de eleger as melhores ações de eficiência energética para uma edificação. / The energy consumption in different sectors of the economy grows continuously due to consumption habits, increase in population and current technological needs; considering the negative effect of this increased consumption the environment, awareness of the significance of rational use of energy is a topic of great importance worldwide. Faced with the growing need to optimize the energy consumption of buildings, some methodologies are presented as useful tools for achieving this goal, one of them is the energy audit. The energy audit is a mechanism to understand the energy performance of buildings and facilities, through it is possible to detect operational problems , increase occupant comfort and optimize energy use. The present study used a methodology of energy audit to understand the energy performance of different buildings of the tertiary sector and specifically in educational sector buildings belonging to the University of São Paulo ( USP ) . The methodology was applied in different buildings of this sector , and it included the use of power measurements, lighting measurements according to the standards, energy end-use software and computer simulation tools such as Dialux and EnergyPlus software .The best opportunities for energy efficiency were evaluated by comparing scenarios for the implementation of strategies with different technologies commercially available. The economic evaluation included the use of financial analysis tools such as payback time , the internal rate of return (IRR ) , the Life Cycle Cost (LCC) , the Annualized Life Cycle Cost (ALCC) and the Cost of Saved Energy (CSE) . The results validate energy audit as a method for decision making in order to select the best energy efficiency strategies for a building.

Apresenta-se neste trabalho a aplicação de turbogeradores instalados em usinas de açúcar e etanol como alternativa eficiente de complementaridade do sistema energético brasileiro e contribuição à utilização de recursos renováveis, além de fazer abordagem aos sistemas de cogeração para este tipo de aplicação. A biomassa da cana-de-açúcar dispõe de um potencial energético significativo e o trabalho visa abordar os recursos para transformação da energia química contida neste combustível em energias térmica e elétrica, úteis para o processo industrial das usinas de açúcar e etanol. Também são explorados os métodos de dimensionamento das termelétricas a vapor que operam em conjunto com o processo fabril destas indústrias. Adicionalmente são avaliados métodos para favorecer a eficiência energética dos projetos de cogeração nas indústrias sucroalcooleiras a fim de elevar o potencial de geração de bioeletricidade e contribuir com a rentabilidade global da usina por meio da comercialização desta energia. / This work presents the application of turbine generator sets installed in sugar and ethanol mills as an efficient alternative of complement of the Brazilian power system and contribution to the use of renewable resources, besides to cogeneration systems approach for this kind of application. The sugar cane biomass has a great energetic potential and the work aims to mention the transformation of the chemical energy contained in this fuel into thermal and electrical energy, useful for the sugar and ethanol industrial process. The design criteria of steam power plant operating together with the process of these industries are also explored. Additionally methods to improve the efficiency of the cogeneration projects in sugar and ethanol mills to increase the power generation potential are evaluated, contributing to the global profitability of the mill through the commercialization of this energy.

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

O presente trabalho objetiva a obtenção de configurações ótimas para geração conjunta de energia eletromecânica e calor em usinas sucroalcooleiras, avaliando o impacto destas nos custos de produção de açúcar, álcool e eletricidade. Desta maneira, uma proposta para a avaliação do uso racional da energia em usinas é desenvolvida, utilizando as análises exergética e termoeconômica como ferramentas de avaliação das alternativas propostas sob o ponto de vista da termodinâmica, da análise econômico-financeira e da perspectiva ambiental. Após a apresentação dos principais processos de conversão de energia de uma usina sucroalcooleira, uma análise exergética é desenvolvida a fim de identificar os principais mecanismos de geração de entropia e propor alternativas para melhorar o desempenho termoeconômico- ambiental da usina. O sistema de cogeração é identificado como o principal destruidor de exergia e diversas configurações são propostas para esse sistema, incluindo outras modificações relacionadas aos processos de produção de açúcar e álcool. As propostas incluem a elevação dos parâmetros de geração de vapor nas caldeiras, maior integração térmica dos processos, eletrificação dos acionamentos mecânicos e uso de sistemas avançados de cogeração, considerando sistemas com vapor supercrítico e ciclos combinados com gaseificação de biomassa. Para avaliar o impacto dessas alterações no desempenho termodinâmico da usina, propõe-se o uso do custo em base exergética dos produtos da usina. Mostra-se que o aumento da geração de eletricidade excedente está diretamente relacionado ao melhor desempenho dos processos de produção de açúcar e álcool. Os sistemas avançados de cogeração são capazes de gerar muito mais eletricidade excedente quando comparados aos sistemas convencionais. Essa situação implica um aumento da rentabilidade da eletricidade frente aos demais produtos, mostrando a importância desse produto para o lucro da usina. As análises de viabilidade econômico-financeiras indicaram que para os sistemas convencionais o par 67 bar e 480°C apresenta o melhor benefício financeiro atualmente; ainda a eletrificação das moendas só se justifica em casos de ampliação da capacidade de moagem ou substituição das turbinas por esgotamento da vida útil. O sistema supercrítico é mais atrativo economicamente frente aos ciclos combinados com gaseificação atmosférica. Finalmente, é proposta uma discussão sobre a renovabilidade dos processos baseada em um índice exergético de renovabilidade, trazendo uma nova visão sobre a renovabilidade das usinas como produtoras de fontes de energia renovável. / This thesis aims at obtaining optimal configurations of cogeneration systems for sugarcane mills, analyzing its impacts on the production of sugar, ethanol and electricity. In this sense, it is proposed the assessment of the rational use of energy inside the mill, using exergy and thermoeconomic analysis as evaluation tools of each alternative based on different criteria: thermodynamics, economics and finance, and environmental impacts. After a brief discussion regarding the different energy conversion processes used in sugarcane mill, an exergy analysis is developed in order to identify the main sources of irreversibilities, and also to propose alternatives to improve the thermo-economic-environmental performance of the mill. The cogeneration system is shown to be the process which generates more entropy among all; hence different configurations are developed, including changes in the sugar and ethanol production processes. These modifications include: higher steam temperature and pressure in the boiler, better thermal integration among the processes, electrification of the milling system, and the use of more advanced cogeneration systems, considering supercritical steam systems and biomass integrated gasification combined cycles. For the evaluation the impact of these configurations on the thermodynamic performance of the mill, it is used the exergybased cost. It is shown that the higher the generation of excess electricity is, the better is the thermodynamic performance of the mill. Advanced cogeneration systems are able to generate much more electricity than conventional ones. This means a better profitability of those, increasing the importance of electricity for the profit of the mill. Economical feasibility analyses show that the best option for power generation in conventional cogeneration systems is with steam temperature of 480°C and pressure of 67 bar, while electrification of mills are only interesting if there is a need of replacement the turbines due to increasing capacities or end of lifetime. Supercritical steam system is more economic attractive than combined cycles based on atmospheric gasification. Finally, a discussion on the renewability of processes is made based on an exergy index of renewability.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:24:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maria Cristina Halmeman.pdf: 1179833 bytes, checksum: 64bd1e15425a905c181f5233403e74a0 (MD5) Previous issue date: 2008-02-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The object of this project was to verify the potential for the hydrogen production via water electrolysis by using the exceeding electrical energy resulting from the cogeneration process in alcohol and sugar plants. The studies were made from July to November/2007 in plants authorized by the ANEEL that use the sugar cane bagasse as fuel for the generation of thermal and electrical energy. The data were taken from each plant. The processing history of sugar cane for the last five years was verified and the calculations were made based on the values of the 2006/2007 harvest. The operation time of the plants was considered to be 202 days in average. The amount of sugar cane processed daily and the total of bagasse produced, electrical energy generated in a year and exceeding electrical energy were calculated for each plant. Along with the cost of the electrolysers, it was also obtained the energy consumption average value of 5.2 kWh to produce 1 Nm3 of hydrogen and a specific cost for the electrolysis plant that ranges from US$ 1,555 kW-1 to US$ 2,510 kW-1. The hydrogen production costs regarding the capacity of hydrogen production range from US$ 0.50 Nm-3 to US$ 0.75 Nm-3. The results show an increasing potential for the generation of exceeding electrical energy that can be used for the production of electrolytic hydrogen, since the costs for hydrogen production presented themselves to be similar to the ones found in other studies carried out, however, using other energy sources. / O objetivo deste trabalho foi verificar o potencial de produção de hidrogênio via eletrólise da água, aproveitando a energia elétrica excedente, resultante do processo de cogeração nas usinas de açúcar e álcool. O estudo foi realizado no período de julho a novembro de 2007, em usinas autorizadas pela ANEEL que utilizam o bagaço da cana-de-açúcar como combustível, para gerar energia térmica e elétrica. Os dados foram obtidos em cada usina. Verificou-se o histórico do processamento da cana-açúcar nos últimos cinco anos, sendo que os cálculos foram realizados com base nos valores da safra de 2006/2007. Considerou-se que o tempo de operação das usinas é, em média, 202 dias e foram calculados para cada usina: a quantidade de cana processada diariamente e o total de bagaço gerado, a energia elétrica gerada no ano e energia elétrica excedente. Com o custo dos eletrolisadores, obteve-se o valor médio de consumo de energia de 5,2 kWh para produzir 1 Nm3 de hidrogênio e o custo específico da planta de eletrólise de US$ 1,555 kW a US$ 2,510 kW. Os custos de produção do hidrogênio em função da capacidade de produção de hidrogênio são de US$ 0,50 Nm-3 a US$ 0,75 Nm-3. Os resultados apontaram que há um crescente potencial de geração de energia elétrica excedente que pode ser usada para produção de hidrogênio eletrolítico, visto que os custos de produção do hidrogênio apresentaram-se próximos aos encontrados em outros estudos realizados, porém utilizando-se outras fontes de energia.

Apresenta-se neste trabalho a aplicação de turbogeradores instalados em usinas de açúcar e etanol como alternativa eficiente de complementaridade do sistema energético brasileiro e contribuição à utilização de recursos renováveis, além de fazer abordagem aos sistemas de cogeração para este tipo de aplicação. A biomassa da cana-de-açúcar dispõe de um potencial energético significativo e o trabalho visa abordar os recursos para transformação da energia química contida neste combustível em energias térmica e elétrica, úteis para o processo industrial das usinas de açúcar e etanol. Também são explorados os métodos de dimensionamento das termelétricas a vapor que operam em conjunto com o processo fabril destas indústrias. Adicionalmente são avaliados métodos para favorecer a eficiência energética dos projetos de cogeração nas indústrias sucroalcooleiras a fim de elevar o potencial de geração de bioeletricidade e contribuir com a rentabilidade global da usina por meio da comercialização desta energia. / This work presents the application of turbine generator sets installed in sugar and ethanol mills as an efficient alternative of complement of the Brazilian power system and contribution to the use of renewable resources, besides to cogeneration systems approach for this kind of application. The sugar cane biomass has a great energetic potential and the work aims to mention the transformation of the chemical energy contained in this fuel into thermal and electrical energy, useful for the sugar and ethanol industrial process. The design criteria of steam power plant operating together with the process of these industries are also explored. Additionally methods to improve the efficiency of the cogeneration projects in sugar and ethanol mills to increase the power generation potential are evaluated, contributing to the global profitability of the mill through the commercialization of this energy.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:47:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maria Cristina Halmeman.pdf: 1179833 bytes, checksum: 64bd1e15425a905c181f5233403e74a0 (MD5) Previous issue date: 2008-02-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The object of this project was to verify the potential for the hydrogen production via water electrolysis by using the exceeding electrical energy resulting from the cogeneration process in alcohol and sugar plants. The studies were made from July to November/2007 in plants authorized by the ANEEL that use the sugar cane bagasse as fuel for the generation of thermal and electrical energy. The data were taken from each plant. The processing history of sugar cane for the last five years was verified and the calculations were made based on the values of the 2006/2007 harvest. The operation time of the plants was considered to be 202 days in average. The amount of sugar cane processed daily and the total of bagasse produced, electrical energy generated in a year and exceeding electrical energy were calculated for each plant. Along with the cost of the electrolysers, it was also obtained the energy consumption average value of 5.2 kWh to produce 1 Nm3 of hydrogen and a specific cost for the electrolysis plant that ranges from US$ 1,555 kW-1 to US$ 2,510 kW-1. The hydrogen production costs regarding the capacity of hydrogen production range from US$ 0.50 Nm-3 to US$ 0.75 Nm-3. The results show an increasing potential for the generation of exceeding electrical energy that can be used for the production of electrolytic hydrogen, since the costs for hydrogen production presented themselves to be similar to the ones found in other studies carried out, however, using other energy sources. / O objetivo deste trabalho foi verificar o potencial de produção de hidrogênio via eletrólise da água, aproveitando a energia elétrica excedente, resultante do processo de cogeração nas usinas de açúcar e álcool. O estudo foi realizado no período de julho a novembro de 2007, em usinas autorizadas pela ANEEL que utilizam o bagaço da cana-de-açúcar como combustível, para gerar energia térmica e elétrica. Os dados foram obtidos em cada usina. Verificou-se o histórico do processamento da cana-açúcar nos últimos cinco anos, sendo que os cálculos foram realizados com base nos valores da safra de 2006/2007. Considerou-se que o tempo de operação das usinas é, em média, 202 dias e foram calculados para cada usina: a quantidade de cana processada diariamente e o total de bagaço gerado, a energia elétrica gerada no ano e energia elétrica excedente. Com o custo dos eletrolisadores, obteve-se o valor médio de consumo de energia de 5,2 kWh para produzir 1 Nm3 de hidrogênio e o custo específico da planta de eletrólise de US$ 1,555 kW a US$ 2,510 kW. Os custos de produção do hidrogênio em função da capacidade de produção de hidrogênio são de US$ 0,50 Nm-3 a US$ 0,75 Nm-3. Os resultados apontaram que há um crescente potencial de geração de energia elétrica excedente que pode ser usada para produção de hidrogênio eletrolítico, visto que os custos de produção do hidrogênio apresentaram-se próximos aos encontrados em outros estudos realizados, porém utilizando-se outras fontes de energia.

O presente trabalho objetiva a obtenção de configurações ótimas para geração conjunta de energia eletromecânica e calor em usinas sucroalcooleiras, avaliando o impacto destas nos custos de produção de açúcar, álcool e eletricidade. Desta maneira, uma proposta para a avaliação do uso racional da energia em usinas é desenvolvida, utilizando as análises exergética e termoeconômica como ferramentas de avaliação das alternativas propostas sob o ponto de vista da termodinâmica, da análise econômico-financeira e da perspectiva ambiental. Após a apresentação dos principais processos de conversão de energia de uma usina sucroalcooleira, uma análise exergética é desenvolvida a fim de identificar os principais mecanismos de geração de entropia e propor alternativas para melhorar o desempenho termoeconômico- ambiental da usina. O sistema de cogeração é identificado como o principal destruidor de exergia e diversas configurações são propostas para esse sistema, incluindo outras modificações relacionadas aos processos de produção de açúcar e álcool. As propostas incluem a elevação dos parâmetros de geração de vapor nas caldeiras, maior integração térmica dos processos, eletrificação dos acionamentos mecânicos e uso de sistemas avançados de cogeração, considerando sistemas com vapor supercrítico e ciclos combinados com gaseificação de biomassa. Para avaliar o impacto dessas alterações no desempenho termodinâmico da usina, propõe-se o uso do custo em base exergética dos produtos da usina. Mostra-se que o aumento da geração de eletricidade excedente está diretamente relacionado ao melhor desempenho dos processos de produção de açúcar e álcool. Os sistemas avançados de cogeração são capazes de gerar muito mais eletricidade excedente quando comparados aos sistemas convencionais. Essa situação implica um aumento da rentabilidade da eletricidade frente aos demais produtos, mostrando a importância desse produto para o lucro da usina. As análises de viabilidade econômico-financeiras indicaram que para os sistemas convencionais o par 67 bar e 480°C apresenta o melhor benefício financeiro atualmente; ainda a eletrificação das moendas só se justifica em casos de ampliação da capacidade de moagem ou substituição das turbinas por esgotamento da vida útil. O sistema supercrítico é mais atrativo economicamente frente aos ciclos combinados com gaseificação atmosférica. Finalmente, é proposta uma discussão sobre a renovabilidade dos processos baseada em um índice exergético de renovabilidade, trazendo uma nova visão sobre a renovabilidade das usinas como produtoras de fontes de energia renovável. / This thesis aims at obtaining optimal configurations of cogeneration systems for sugarcane mills, analyzing its impacts on the production of sugar, ethanol and electricity. In this sense, it is proposed the assessment of the rational use of energy inside the mill, using exergy and thermoeconomic analysis as evaluation tools of each alternative based on different criteria: thermodynamics, economics and finance, and environmental impacts. After a brief discussion regarding the different energy conversion processes used in sugarcane mill, an exergy analysis is developed in order to identify the main sources of irreversibilities, and also to propose alternatives to improve the thermo-economic-environmental performance of the mill. The cogeneration system is shown to be the process which generates more entropy among all; hence different configurations are developed, including changes in the sugar and ethanol production processes. These modifications include: higher steam temperature and pressure in the boiler, better thermal integration among the processes, electrification of the milling system, and the use of more advanced cogeneration systems, considering supercritical steam systems and biomass integrated gasification combined cycles. For the evaluation the impact of these configurations on the thermodynamic performance of the mill, it is used the exergybased cost. It is shown that the higher the generation of excess electricity is, the better is the thermodynamic performance of the mill. Advanced cogeneration systems are able to generate much more electricity than conventional ones. This means a better profitability of those, increasing the importance of electricity for the profit of the mill. Economical feasibility analyses show that the best option for power generation in conventional cogeneration systems is with steam temperature of 480°C and pressure of 67 bar, while electrification of mills are only interesting if there is a need of replacement the turbines due to increasing capacities or end of lifetime. Supercritical steam system is more economic attractive than combined cycles based on atmospheric gasification. Finally, a discussion on the renewability of processes is made based on an exergy index of renewability.