Orientador: Silvia Azucena Nebra de Perez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-15T08:40:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_LourencoGobira_D.pdf: 2286993 bytes, checksum: 9be242b04e4640bec3bb9397c2679294 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A alta dos preços do petróleo aliada ao aumento da participação do gás natural na matriz energética nacional força a sociedade a pensar em usos mais racionais para o gás, tanto por necessidades econômicas quanto ambientais. O hidrogênio é apontado por alguns autores como combustível do futuro, portanto aproveitar o gás natural como matéria-prima para produzir hidrogênio é uma das alternativas para melhor uso do gás. Este trabalho faz a análise exergoeconômica de dois processos básicos de produção de hidrogênio a Reforma a Vapor do Metano, SMR, e a Reforma Autotérmica do Metano, AtR, usando a Teoria do Custo Exergético, TEC, e a Análise Funcional, AF. É proposta a introdução de cogeração usando uma turbina movida a gás natural e outra movida a gás de síntese para os dois processos, gerando quatro casos de estudo onde a possibilidade de produzir excedentes para venda foi considerada. Foi feita a otimização dos processos com dois objetivos: busca da maior produção de hidrogênio e busca da menor geração de irreversibilidade. Os resultados mostram que a cogeração é uma possibilidade a ser estudada com cuidado, pois o custo de produção da eletricidade precisa ser competitivo com o mercado energético brasileiro. Os quatro casos de estudo mostraram boa flexibilidade para otimização dos processos / Abstract: The prices of Petroleum allied to the increase of the participation of the Natural Gas in the national energy matrix have forced the society to search for more rational uses for the gas by economic and environmental reasons. According to some authors, hydrogen is the fuel of the future and the production of hydrogen from natural gas is an alternative to improve the gas uses. This work performs an exergoeconomic analysis of two basic processes to produce hydrogen, Stem Methane Reforming, SMR, and Autothermal Reforming, AtR, using the Theory of Exergetic Cost, TEC, and the Functional Analysis, AF. Two cogeneration possibilities in the processes are also considered, resulting in four study cases with the possibility of producing surplus of electric energy to sell. And an optimization study is performed to improve the hydrogen production and reduce the irreversibility. The results shown that cogeneration is a useful possibility but must be applied according to the Brazilian energy market. The optimization process increased the results in the four cases / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

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

Orientador : Antonio Carlos Bannwart / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T19:46:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Higa_Marcio_D.pdf: 956691 bytes, checksum: cf965ce291006a90790190cf1e7b5f5a (MD5) Previous issue date: 2003 / Doutorado

Orientador: Waldyr Luiz Ribeiro Gallo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T22:38:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Torres_EdnildoAndrade_D.pdf: 13527046 bytes, checksum: 2bdddb79f470aacf65fd63fc3a41cb13 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Este trabalho faz uma análise exergética e termoeconômica da central de cogeração do Pólo Petroquímico do Nordeste. A unidade termoelétrica analisada está em funcionamento há mais de vinte anos e opera fornecendo energia elétrica, vapor, gases industriais etc., para as empresas coligadas deste pólo. O principal combustível utilizado é o resíduo asfáltico; entretanto, há complementação com resíduos líquidos e gasosos provenientes do próprio processo. A energia elétrica é gerada em turbogeradores a vapor e a gás; complementandoa demanda elétrica do pólo é importada parte da energia elétrica da concessionária, fonnando o pool de energia a ser distribuída com as empresas coligadas. O vapor, após ser expandido nas turbinas (ainda superaquecido) é em parte utilizado no processo e o restante é exportado para o complexo industrial. Foi realizada uma análisecom base na segunda lei da termodinâmica e são apresentadas as eficiências exergéticas para os principais subsistemas, assim como são também calculadas as irreversibilidades. São identificados os sistemas que apresentam as principais perdas exergéticas como também a sua participação com relação à perda total da planta. A análise termoeconômica é um dos pontos fundamentais do trabalho, pois são mostrados os custos exergéticos unitários e monetários para os principais fluxos energéticos, para os volumes de controle estudados. Esta análise é realizada para diversos casos, simulada com dados reais de operação em dois períodos distintos, assim como também para possíveis cenários que poderão ocorrer de acordo com a realidade operacional da unidade industrial / Abstract: This work makes an exergetic and thermoeconomic analysis on the cogenaration system of a Petrochemical Complex. The cogeneration unit analysed has been operating for more than twenty years, and operates supplying electric energy, steam, industrial gases, among other utilities, to the companies associated with the ComplexoThe main fuel used is the refinery residual fuel-oil; however, there are fuel suplements like residual liquids and gases coming from the Petrochemical plant. The electric energy is produced by steam turbogenerators and gas turbines. To supply the energy Complex demand, part of the electric energy is imported from the national grid, giving rise to the pool of energy to be distributed to the associated companies. After the steam has been expanded in the turbines (still superheated), part of it is used in the petrochemical process, part is exported to the industrial complex. Once a second law analylis for the main subsystems is made, and the exergetic efficiencyis presented, the irreversibilities are calculated. The systems presenting the greater exergetic losses are identified, (and) their participation in the totalloss of the plant is weighted. The thermeconomic analysis is also central point in this work, since it shows the exergetic unit cost and monetary, of each flow and to the also control volumes analyzed. This analylisisapplied to different cases, simulated with real operational data obtained in two different periods, and also to to scenary cases which can occur according to operational decisions, or fuel and electricity cost variations / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador : Luiz Fernando Milanez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:54:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Teixeira_MarcosAlexandre_D.pdf: 12254240 bytes, checksum: 054104fb51b1adaeb2c65c2bae99ac72 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo estimar o potencial de produção de excedentes de energia elétrica, produzido em regime de cogeração,junto ao setor de extração de óleo de Babaçu (Orbignya spp (Palmae)) no Brasil. Para cumprir com este objetivo, foi feito um levantamento da disponibilidade de biomassa associada ao agro-extrativismo desta palmácea. Neste levantamento foram considerados três diferentes cenários: correspondenteà atual produção de óleo, indicando para cada um dos 3 cenários analisados: 1.168 milhões de toneladas anuais de biomassa energética (endocarpo e mesocarpo) para o primeiro cenário, correspondenteà atual produção de óleo; segundo cenário, com um sistema de coleta otimizado elevando de 26 para 65% de frutos coletados, resultando em 2,922 milhões de toneladas de biomassa por ano (endocarpo e mesocarpo) e finalmente, uma análise do potencial de todo o território nacional considerando a aptidão de solo e clima, resultando em 7,414 milhões de toneladas de frutos por ano. Com parte dos trabalhos foram ensaiados os materiais componentes do fruto: epicarpo (casca), mesocarpo (farinha amilácia), endocarpo (parte lenhosa) e castanhas, para levantamento de diversas características fisicoenergéticas, tais como: poder calorífico, densidade, composição elementar, análise imediata, curvas termogravimétricas em atmosfera inerte e em regime de oxidação. Para análise do potencial de geração de energia elétrica, foi estudada a matriz energética de plantas de extração de óleo, considerando-se o uso de um ciclo de vapor com uso de turbina de extração-condensação,e geração do vapor em 3 diferentes níveis de pressão e temperatura. O potencial de geração de excedentes de energia elétrica encontrado varia em função do tipo de tecnologia usada, considerando-se a geração de vapor a 4,56 MPa e 420°C e turbina operando em regime de extração condensação em indústria de extração e refino, 6,2 MPa e 450°C para plantas com produtos associados, como sendo as melhores opções tecno-econômicas, o potencial de geração de energia elétrica seria da ordem de 104,6MW (primeiro cenário),podendo chegar à 262MW (segundo cenário), com potencial máximo para território nacional de 662MW (terceiro cenário) / Abstract: The objective of this work is to estimate the potential of the electric energy surplusproduced by cogeneration in the babassu (Orbignya spp (palmae)) oil extraction sector in Brazil. In order to accomplish this, the biomass availability associated to this palm tree was analyzed for 3 scenarios: 1.168 millions of tons per year of energetic biomass (endocarp and mesocarp) for the first scenario, corresponding to the present oil production situation; second scenario, with an optimized collecting system increasing ftom 26 to 65% of collected ftuits, resulting in 2.922 millions of tons per year of biomass (endocarp and mesocarp) and finally, an analysis of the potential over the whole nation territory considering soil and climate. As part of this work the matter constituting the ftuit was tested: epicarp (peel), mesocarp (starch flour), endocarp (wooden part) and kemel, in order to obtain the physical properties such as heating value, density, ultimate and proximate analysis, thermogravimetric curves in inert atmosphere and in oxidizing regime. To analyze the electric energy generation potential, the energetic matrix for oil extraction plant was studied consideringthe use of a vapor cycle with an xtraction-condensationturbine, and vapor generation in three different levels of pressure and temperature. The potential of electric energy surplus found varies as a function of the technology employed. Considering the vapor generation at 4.56 MPa and 420°C and turbine operating in regime of extraction-condensation in industry of extraction and treatment of crude babassu oil and 6.2 MPa and 450°C for more verticalized plants with associated products as the better options, the potential of electric energy generation would be ofthe order of 104.6MW for the first scenario, 262MWfor the second scenarioand 662MW for the third scenario / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Submitted by Gabriel Maluf (gabrielmaluf@gmail.com) on 2014-03-12T23:41:53Z No. of bitstreams: 1 A_competicao_entre_o_etanol_2G_e_a_producao_de_eletricidade_pelo_uso_do_bagaco.pdf: 1324004 bytes, checksum: 0ddc1a03f13de0660193dfb6e1203e28 (MD5) / Approved for entry into archive by Keley Alves (keley.alves@fgv.br) on 2014-03-13T15:32:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 A_competicao_entre_o_etanol_2G_e_a_producao_de_eletricidade_pelo_uso_do_bagaco.pdf: 1324004 bytes, checksum: 0ddc1a03f13de0660193dfb6e1203e28 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-03-13T15:45:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 A_competicao_entre_o_etanol_2G_e_a_producao_de_eletricidade_pelo_uso_do_bagaco.pdf: 1324004 bytes, checksum: 0ddc1a03f13de0660193dfb6e1203e28 (MD5) Previous issue date: 2014-02-10 / Brazil has excellent conditions for the development of bioenergy. Programs such as the ethanol attracts the world's attention by presenting an economical and ecological alternative to replace fossil fuels. New technologies for producing biofuels begin to show viable and production of second generation ethanol from the use of sugar cane bagasse, emerges as an important option in the energy matrix of the country. Also the generation of electricity from bagasse is a reality in alcohol and sugar mills, still having great possibility for expansion in the sugarcane industry. Thus there are two important economically viable and capable of growth that require the same input for its continuities technologies. However, it is not known whether there will be sufficient to meet the growth of both or if they will compete for biomass in the future and, in this case, how such competition will be. In recent years many studies investigating aspects related to biofuels of first and second generation, ethanol from corn, international markets of these products, the potential of biofuels byproducts, among others have been developed. However, were not considered neither in the technology of second generation ethanol production and electricity at the same time, both power from bagasse from sugar cane. This paper investigates the competition between the second-generation ethanol and bioelectricity production (cogeneration) by the common use of two technologies in Brazil, which is the pulp of sugar cane. To this end, we use a computable general equilibrium model known as Emissions Prediction and Policy Analysis - EPPA, able to design scenarios of growth of Brazilian and world economies, considering the production, consumption and international trade in different economic sectors, in particular in the agricultural and energy sectors. Are introduced in the modeling technological variables of sugar cane, such as cogeneration power plants using as an energy source bagasse and ethanol production technology of second generation bioenergy sectors. We also consider the possible evolution of ethanol demand in world markets, and the mandates for use of biofuels. The results indicate that there is considerable competition between the two technologies through the use of bagasse, with a predominance of the use of this feature, once plentiful, for the use of liquid fuels. As become more efficient production of second generation ethanol, greater competition for resources and lower the volume of available bagasse for cogeneration, and there may be a lack of raw material for the production of electricity in a more favorable scenario to the new technology. The development of second generation ethanol allows greater availability of land for other uses, since the higher productivity of this technology and the productivity gains of the first generation, allow to supply the demand for the product with less need for arable land. The second generation ethanol does not contribute significantly to increase the Brazilian demand for the product, however, the liberalization of international trade would bring high increase in production of both, first generation and the second generation ethanol, generating greater need for this growing areas order and also increase the generation of electricity from cogeneration, due to the increased availability of bagasse. / O Brasil possui excelentes condições para o desenvolvimento da agroenergia. Programas como o do etanol atraem a atenção do mundo por apresentar uma alternativa econômica e ecológica à substituição dos combustíveis fósseis. Novas tecnologias de produção de biocombustíveis começam a se mostrar viáveis e a produção de etanol de segunda geração, a partir da utilização do bagaço de cana-de-açúcar, surge como um uma importante opção na matriz energética do país. Também a geração de energia elétrica a partir do bagaço é uma realidade em usinas de álcool e açúcar, tendo ainda grande possibilidade de expansão no setor sucroenergético. Com isso, há duas importantes tecnologias economicamente viáveis e com capacidade de crescimento que necessitarão do mesmo insumo para suas continuidades. Porém, ainda não se sabe se haverá bagaço suficiente para atender ao crescimento de ambas ou se elas irão concorrer pela biomassa no futuro e, neste caso, como se dará tal concorrência. Nos últimos anos foram desenvolvidos diversos trabalhos que investigaram aspectos relacionados aos biocombustíveis de primeira e de segunda geração, ao etanol de milho, aos mercados internacionais desses produtos, aos potenciais dos coprodutos dos biocombustíveis, entre outros. Contudo, não foram consideradas em nenhum deles a tecnologia do etanol de segunda geração e a produção de energia elétrica ao mesmo tempo, ambos a partir do bagaço da cana-de-açúcar. O presente trabalho investiga a competição entre o etanol de segunda geração e a produção de bioeletricidade (cogeração) pelo recurso comum às duas tecnologias no Brasil, que é o bagaço da cana-de-açúcar. Para tal, utiliza-se um modelo computável de equilíbrio geral, conhecido como Emissions Prediction and Policy Analysis - EPPA, capaz de projetar cenários de crescimento da economia brasileira e mundial, considerando a produção, consumo e comércio internacional dos diferentes setores econômicos, em particular, nos setores agropecuários e energéticos. Na modelagem, são introduzidas variáveis agroindustriais dos setores de bioenergia da cana-de-açúcar, tais como a cogeração das usinas utilizando como fonte de energia o bagaço e a tecnologia de produção do etanol de segunda geração. Considera-se ainda a possível evolução da demanda de etanol nos mercados mundiais, e os mandatos de utilização de biocombustíveis.Os resultados indicam que haverá considerável competição entre as duas tecnologias pelo uso do bagaço, com predomínio do uso desse recurso, antes abundante, para o uso de combustíveis líquidos. Quanto mais eficiente se tornar a produção do etanol de segunda geração, maior a competição pelo recurso e menor o volume de bagaço disponível para a cogeração, podendo haver a falta do insumo para a produção de energia elétrica em um cenário mais favorável à nova tecnologia. O desenvolvimento do etanol de segunda geração permite uma maior disponibilidade de terras para outros usos, uma vez que a maior produtividade dessa tecnologia, bem como os ganhos de produtividade da primeira geração, permite suprir a demanda pelo produto com menor necessidade de área agricultável. O etanol de segunda geração não contribui para incrementar significativamente a demanda brasileira pelo produto, porém, uma liberalização no comércio internacional traria elevado aumento na produção tanto do etanol de primeira geração quanto do etanol de segunda geração, gerando maior necessidade de áreas de cultivo para este fim e com crescimento também da geração de energia elétrica pela cogeração, por conta da maior disponibilidade de bagaço.

Orientadores: Denilson Boschiero do Espirito Santo, Jorge Isaias Llagostera Beltran / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T21:06:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FloresArteaga_JohnathanAnthony_M.pdf: 7822119 bytes, checksum: 01186d0adc1c930e06ebf80d8d39fb47 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Dentre as alternativas de geração de energia, os sistemas de cogeração provaram ser uma boa opção para a produção de energia distribuída em locais de carga elétrica e térmica coincidente. Estas demandas podem variar numa ampla faixa, o que faz com que os sistemas de cogeração atinjam alto fator de utilização de energia (FUE) em horas de coincidência de alta demanda e baixo FUE em horas de baixa demanda. As demandas de energia local podem variar de acordo com a hora do dia, nível de atividade e condição climática, sendo estas comparadas com a energia da máquina térmica para avaliar as diferentes opções de capacidade e de configurações do sistema de cogeração. A simulação de sistemas térmicos é uma ferramenta poderosa para o desenvolvimento de projetos e análises adequadas de usinas de energia, ajudando os projetistas a avaliar várias possibilidades e, assim, tentar tornar técnica e economicamente viável os sistemas de cogeração. Este estudo apresenta a avaliação de um sistema de cogeração com um motor de combustão interna a gás natural utilizando as demandas gerais do HC-UNICAMP. Programas computacionais são utilizados para a avaliação do sistema de cogeração, onde parâmetros e relações termodinâmicas são estabelecidos para uma condição de projeto e de operação anual. A performance do sistema de cogeração para um ano de operação é analisada através de oito conjuntos de perfis de demanda, classificados nas quatro estações do ano e, nestas, em dias úteis e dias não úteis. A análise de energia do sistema de cogeração permite visualizar a economia de energia que se pode obter com esta tecnologia, enquanto a análise exergética dos componentes do sistema identifica em forma qualitativa e quantitativa que componente pode ser otimizado para melhorar o desempenho do sistema de cogeração / Abstract: Among the alternatives of power generation, the cogeneration system proved to be a good option for distributed power production in sites of coincident electrical and thermal loads. These can vary in a large range making cogeneration systems achieve high-energy utilization factor (EUF) at hours of coincident high demands and low EUF at hours of small coincident demands. The site energy demands may vary with the hour of the day, level of activity and weather conditions, being compared with the energy of the prime mover to evaluate the different options for capacity and configuration of the cogeneration system. The simulation of thermal systems is a powerful tool for the development of suitable projects and analysis of power plants, helping designers to evaluate various possibilities trying to turn technically and economically feasible the cogeneration system. This study presents the evaluation of a cogeneration system with an internal combustion engine powered by natural gas, using the general demands of the HC-UNICAMP. Computational programs are used for the evaluation of the cogeneration system, where thermodynamic parameters and relations are established for conditions of project and annual operation. The performance of the cogeneration system for one-year of operation is analyzed using eight demand profile sets, classified in the four weather seasons and in weekdays and weekends. The energy analysis visualizes the energy savings that can be achieved with this technology, while the exergy analysis of the components identifies qualitative and quantitative, which component could be optimized to improve the performance of the cogeneration system / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Jose Vicente Hallak d'Angelo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T15:39:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_PauloRenatodos_M.pdf: 964248 bytes, checksum: 21cab8449ad59d56ad3ec7f876ee846d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O setor de papel e celulose gera a maior parte da energia consumida em seus processos pela queima de dois combustíveis: biomassa e licor negro, sendo este último o mais utilizado entre eles. O setor vem ao longo dos anos utilizando sistemas de cogeração, que geram energia elétrica para o processo a partir da queima desses combustíveis. Nos últimos anos o setor vem tendo um aumento crescente em sua produção e com isso vem sendo gerada uma grande quantidade de licor negro, formando gargalos na unidade de recuperação (evaporação e caldeira de recuperação). Problemas como corrosão, incrustação e perigo de explosões na planta vêm se tornando realidade nesses anos. Outro fator é o tempo de vida útil das caldeiras de recuperação que vem se esgotando em várias indústrias brasileiras. Diante desse contexto, sobre crescente consumo de energia elétrica, aumento de produção de papel e celulose e maior quantidade de resíduos gerados, a gaseificação de licor negro se torna uma proposta interessante como processo alternativo. Foi analisado um sistema de cogeração de energia a partir da gaseificação do licor negro, como forma de avaliar a viabilidade técnica de se utilizar esse processo em substituição ao processo tradicional utilizado para geração de vapor de processo e energia elétrica. Para isso foi realizada uma simulação do sistema de cogeração em um simulador comercial (HYSYS© 2.2 daHyprotech), avaliando a influência da composição dos gases obtidos no gaseificador sobre as perdas exergéticas no sistema de cogeração. São apresentados os modelos para o sistema de gaseificação através de balanços de massa, energia e exergia, verificando e quantificando as irreversibilidades do ciclo. Os resultados obtidos demonstraram que a composição dos gases gerados no gaseificador tem grande influência sobre o processo, principalmente com relação à presença de água, hidrogênio e monóxido de carbono. Isso pôde ser verificado pelas perdas exergéticas analisadas, sendo o combustor o detentor das maiores perdas do processo. A gaseificação de licor negro é uma tecnologia ainda incipiente e relativamente nova e sua plena utilização nos processos industriais ainda requer estudos mais detalhados. Porém ela vem se tornando cada vez mais atraente e estudos no sentido de avaliar melhor sua viabilidade pode ser importante para que, num futuro próximo, essa tecnologia seja definitivamente implementada / Abstract: The pulp and paper industries generate most part of energy for self consumption burning two different fuels: biomass and black liquor, which is more used than the first one. This industrial sector has been used cogeneration systems, to produce electric energy from the combustion of these fuels. In the last years an increase in the production of the industries has caused an increase in the amount of black liquor available for burning, generating a bottlenecking effect in the recovery unit (evaporators and recovery boiler). Operational problems due to corrosion, fouling and explosions risks have aroused because of this great production of black liquor. Another important factor parallel to this is the lifetime of recovery boilers which is near to its end in many brazilian pulp and paper industries. In this scenario of increasing in electric energy consumption and pulp and paper production, generating more industrial residues, the black liquor gasification process has become an interesting alternative to use the excess of black liquor produced in the industries to produce more energy or as a substitute for the traditional recovery boilers. In this work an energy cogeneration system from gasification of black liquor was studied in order to evaluate the technical viability of using this process to replace the traditional one used to produce process vapor and electric energy. To do this a simulation of the cogeneration system was performed in a commercial simulator (HYSYS© 2.2 from Hyprotech), analyzing the influence of the composition of the gas stream from the gasificator over the exergetic losses in the cogeneration system. Mass, energy and exergy balances are presented for the system studied, verifying the irreversibilities of the cycle. The results obtained have shown that the composition of the gases produced in the gasificator has a great influence over the exergy balance of the process, mainly related with the presence of water, hydrogen and carbon monoxide. This was verified buy an exergetic analysis, that has shown that the greatest losses occur in the combustion chamber of the gases. Black liquor gasification process is an incipient and relatively new technology and its full usage in industrial scale still requires more detailed researches. Despite of this, it is becoming more and more attractive and any study that contributes to evaluate its viability may be important to help in the consolidation of this technology / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Luis Augusto Barbosa Cortez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-21T11:11:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_RenataTorresGomesde_M.pdf: 3951716 bytes, checksum: bd5e04dc6012cdb85e0ddd68057c1917 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Atualmente uma série de países está promovendo ações para que as energias alternativas renováveis tenham participação significativa em suas matrizes energéticas, sendo a cana-de-açúcar apontada como uma das principais fontes para o estado de São Paulo. Contribuindo para aumentar ainda mais o potencial da cana, o palhiço vem despertando interesse dos usineiros, uma vez que possui um importante equivalente energético quando comparado ao barril de petróleo. O reaproveitamento do palhiço dependerá em linhas gerais da rota tecnológica utilizada para converter a energia bruta em energia disponível (cogeração de energia é a rota mais difundida nas usinas); da viabilidade técnica do seu recolhimento (colheita integral é considerada de mais curto prazo); da viabilidade técnica do seu processamento; da viabilidade econômica considerando todos os custos, investimentos necessários e receitas provenientes da conversão do palhiço em energia. Portanto, esta pesquisa teve como objetivo contribuir com a criação de um modelo que permita determinar qual é o limite técnico para o processamento do palhiço adicional recolhido via colheita integral, respeitando o limite agronômico e considerando uma usina que queira melhor utilizar a sua capacidade instalada na recepção (01 hillo e 01 mesa alimentadora) e decida investir em uma estação de limpeza à seco. Além disso, o modelo se propôs a avaliar a rentabilidade do investimento necessário para recuperação e processamento do palhiço adicional para fins de cogeração de energia, considerando todos os investimentos agrícolas e industriais para a rota via colheita integral, tendo como base de comparação o cenário atual de recebimento de palhiço por esta mesma rota. Os resultados apresentados para os dados simulados demonstram que a máxima quantidade de palha que uma Usina preparada com 01 hillo + 01 mesa alimentadora e 01 sistema de limpeza à seco pode receber é 7% (base mássica) do total da biomassa de entrada. Já respeitando o limite agronômico, o máximo de palha contida na biomassa de entrada da usina é de 5,26%. Portanto o cenário limite considerado de quantidade de palha contida na biomassa de entrada foi de 5,26%. A análise econômica indicou que o cenário de 5,26% foi o de maior rentabilidade (TIR,VPL, PAYBACK) quando comparado ao cenário com quantidade atual de recebimento de palha (1,56% base mássica) e ao cenário intermediário (3% base mássica), sendo que a existência do picador de palha inviabiliza qualquer cenário. Considerando uma distância lavoura usina de 25 km, nenhum cenário é considerado viável economicamente para uma remuneração de cogeração de energia inferior a R$150/ MWh. Vale ressaltar que os dados de entrada variam com a realidade de cada usina e que o modelo computacional está preparado para receber quaisquer dados / Abstract: Currently a lot of countries are promoting actions so that the renewable energy alternatives have significant participation in its energy mix, and the sugarcane is considered the main available source for Sao Paulo state. Contributing to further increase the sugarcane potential, sugarcane trash (tops, green and dry leaves) has become attractive for the owners, since it has as important energy equivalent when compared to the American oil barrel. The sugarcane trash reuse depends on the technological route used to convert the raw energy in available energy (cogeneration is the most widespread in mills), the technical feasibility of its recover (collected by mechanized unburned cane harvest is considered shorter-term) the technical feasibility of its processing; economic viability considering all costs, required investments and income from the conversion of sugarcane trash into energy. The objective of this work was to create one model to determine what is the technical limit to the additional processing of sugarcane trash collected by mechanized unburned cane harvest, respecting the agronomic limit, considering mill that wants to better use its capacity in reception (01 hillo and 01 cane feed table) and decides to invest in a dry factory trash separation plant. Furthermore, the model proposed to evaluate the investment profitability needed for recovery and processing of additional sugarcane trash for cogeneration of energy, considering all agricultural and industrial investments for collecting system of the sugarcane trash by mechanized unburned cane harvest, based on comparison of the current scenario receipt of sugarcane trash by the same route. The results presented for the simulated data show that the maximum straw amount which a plant prepared with 01 hillo, 01 cane feed table and 01 and the dry factory trash separations plant can receive is 7% (w / w) of total biomass input. Already within the limit agronomic maximum straw contained in biomass input of the plant is 5.26%. Therefore the scene considered to limit the amount of straw input contained in biomass was 5.26%. The economic analysis indicated that the scenario of 5.26% was the highest return (IRR, VPL, PAYBACK) when compared to the scenario with the current number of receiving straw (1.56% w / w) and the intermediate scenario (3 % w / w), and the existence of the straw chopper prevents any scenario. Considering a crop plant 25 km away, no scenario is economically viable for a considerable fee cogeneration power less than $ 150 / MWh. Note that the input data vary with the reality of each plant and that the computational model is ready to receive any data / Mestrado / Construções Rurais e Ambiencia / Mestra em Engenharia Agrícola

Orientador: Luiz Carlos Pereira da Silva, Walmir de Freitas Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T08:02:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MoranGallardo_JesusArmando_M.pdf: 2721295 bytes, checksum: b77963f7816aa3479e912a0d66af1e0f (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho, apresenta-se um estudo detalhado sobre a influência provocada pela instalação de geradores síncronos no desempenho da operação em regime permanente de sistemas de distribuição de energia elétrica. O estudo é baseado em simulações estáticas e foram investigadas duas formas de controle do sistema de excitação do gerador: operação mantendo tensão terminal constante e operação mantendo fator de potência constante. Determinou-se o impacto nos seguintes aspectos técnicos associados com a inserção de geradores nos alimentadores de distribuição: variação do perfil de tensão do sistema em regime permanente, perdas elétricas de potência ativa e reativa, e estabilidade de tensão. Diversos cenários e condições de carregamento do sistema foram considerados. Baseados nos resultados obtidos são propostos índices matemáticos que permitem avaliar sistematicamente o impacto desses geradores no desempenho de regime permanente do sistema. A partir desses índices empresas ou órgãos responsáveis pela integração de geração distribuída podem determinar quais pontos do sistema de distribuição são mais adequados para a instalação de geradores síncronos, tendo em consideração os aspectos supracitados / Abstract: In this master¿s thesis, it is presented detailed studies on the impact of distributed synchronous generators on the steady-state performance of distribution system. Synchronous generators equipped with exciter systems acting as voltage or power factor regulator are analyzed. Impacts on steady state voltage profile, active and reactive power losses, and voltage stability were determined considering different scenarios and system loading conditions. Mathematical indices are proposed to systematically evaluate such impacts. With these indices, one can determine which buses are more suitable for the installation of distributed synchronous generators considering the above cited technical aspects / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica