Orientadores: Silvia Azucena Nebra e Elizabeth Ferreira Cartaxo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual se Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:01:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cruz_RicardoWilsonAguiarda_D.pdf: 17244783 bytes, checksum: a03d0eedccd3e72d383d8e704276c5cf (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Neste trabalho procurou-se apresentar um panorama da geração isolada de energia elétrica pelo Sistema CEAM, quanto às suas características técnicas e econômicas, e do mercado de conservação de pescado do interior do Estado do Amazonas, como bases para desenvolver um método que permita avaliações da introdução de cogeração nessas usinas, visando a produção de mo e gelo, como forma de elevação da lucratividade. Para tanto é mostrado que uma usina autônoma produzindo apenas energia elétrica no cenário interiorano amazonense não tem como ser lucrativa no cenário atual. Foi utilizado como ferramentas básicas elementos da teoria dos motores de combustão interna sob carga variável, teoria das máquinas de remgeração por absorção água-amônia e métodos termoeconômicos baseados na primeira e segunda lei da Termodinâmica. O quadro típico das usinas do interior é mostrado por dados coletados em visitas a cinco usinas, sendo duas delas de outros estados que não o Amazonas, mas que conservam características comuns com as usinas amazonenses. O mercado de pescado é discutido sobre dados bibliográficos. E, do cruzamento desses quadros, são inferidas características da interdependência entre remgeração industrial e energia elétrica / Abstract: This investigation shows a panorama of the isolated power generation of the Amazon State CEAM System regarding its technical and economic characteristics, as well as the problems of the refrigeration facilities of the tishing industry of inland the State, focusing to develop methods to evaluate the introduction of cogeneration in the generation system to the enhance its protitability. Meanwhile, it is shown that a autonomous power station can not expect to become protitable in the Amazonian nowadays scenario if it uniquely produces electric energy. To achieve this objective the main theoretical background were elements of the theory of internal combustion engines under variable charge, the theory of aquammonia absorption refiigeration devices, and methods belonging to thermoeconomics based on tirst law and second law of thermodynamics. A typical profile of the stations of the CEAM System is showed by collected data on tive autonomous power stations among the Northern Brazilian autonomous power grid. The tive power stations preserve common characteristics among them. The market of the tishing industry is showed by bibliography surveyed data. These data made possible to infer the profound relationship between refiigeration and electric energy / Doutorado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:07:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Raphael Mariano Macieira - Parte 1.pdf: 2082403 bytes, checksum: 0145a5a29417fe7c6d36a2a1417ff32b (MD5) Previous issue date: 2013-11-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The production process in an integrated steel mill produces gases, which can typically be used as fuel by the plant itself. However, managing the distribution of combustible gases is a complex activity, mainly because of the imbalances between production and consumption profiles of gases, the capacity and operational constraints of gas accumulators, and the constraints to energy use in power plants. The objective of this work is to use mixed integer linear programming (MILP) as a formulation for the problem distributing gases in the integrated steel mill, and to solve the formulated MILP making use of an algorithm that was developed using the Branch and Bound technique together with the Simplex method. Finally, the case studies confirm that the model is able to find an optimal solution for the proposed problem / Nos processos para produção de aço em uma usina siderúrgica integrada são produzidos gases que normalmente podem ser aproveitados como combustíveis pela própria planta. Entretanto, gerenciar a distribuição destes gases combustíveis é uma atividade complexa, principalmente por causa dos desequilíbrios entre os perfis de produção e consumo dos gases, das limitações de capacidade dos acumuladores de gases e suas restrições operacionais, além das restrições para aproveitamento energético nas centrais termoelétricas. O objetivo deste trabalho é usar a programação linear inteira mista (MILP) como uma formulação do problema da distribuição de gases na usina siderúrgica integrada; e, para solucionar a MILP usar um algoritmo que foi desenvolvido usando a técnica Branch and Bound em conjunto com o método Simplex. Por fim, estudos de casos confirmam que o modelo é capaz de encontrar uma solução ótima para o problema formulado

Orientador: Roger Josef Zem / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T09:37:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_VictorFloresdaMatta_M.pdf: 1892182 bytes, checksum: c990e6a52afe4eaf849fcd1d3d10d3af (MD5) Previous issue date: 2003 / Pires, Victor Flores da Matta / Resumo: A constante busca pela redução dos custos energéticos na indústria petroquímica, proporcionou o desenvolvimento de novas metodologias de otimização energética, dentre as quais se destaca a Análise Pinch. Esta metodologia apresenta bons resultados quando aplicada a processos isolados, porém, quando a análise é estendida a todo um complexo industrial, o resultado final não é satisfatório, uma vez que o sistema de utilidades e a interdependência entre os processos não são considerados. O presente trabalho apresenta a Análise Energética Global ("Total SUe"), que amplia a Análise Pinch da escala de processo para todo o complexo, incluindo o sistema de utilidades como parte integrante do problema, permitindo uma melhor compreensão da interface processo-utilidade, e um aumento do potencial de ganho energético. A metodologia é baseada nos Perfis Térmicos do complexo, obtidos a partir da Análise Pinch de cada processo individual, e sua interação com o sistema de utilidades, que possibilita a determinação das metas de consumo total de combustível, vapor, refrigeração, trabalho de co-geração e emissões atmosféricas do complexo. Com estas metas, é possível obter diagnósticos claros da eficiência energética do complexo, mostrando possibilidades de otimização, mesmo em unidades como alto grau de integração e eficiência energética. No trabalho ainda é proposta uma abordagem especial para as utilidades importadas e exportadas pela central de utilidades do complexo. A Análise Energética Global é aplicada a uma central de matérias pnmas e utilidades de um Polo Petroquímico, para cálculo de suas metas de energia. Também é realizado uma série de estudos abordando paradas de unidades; entrada em operação de nova unidade; modificações de processo; e modificações no sistema de utilidades. Os resultados obtidos confirmam a metodologia como uma excelente ferramenta de análise, que pode ser utilizada tanto na fase inicial do projeto, para auxiliar a construção da melhor configuração energética do complexo, como em complexos existentes, na análise de impactos no seu perfil energético, causados por mudanças nos processos / Abstract: The constant search of energy costs reduction in the petrochemical industry, provided the development of new energy optimization methodologies, which Pinch Analysis stand out. However, the goods results achieved in single process, with this methodology, were not materialised at the site boundary. This problem is caused by the interdependence of the processes and the utility sistem, that are neglected. The present work presents the Total Site Analysis, that extends Pinch Analysis from process leveI to site level, including the utilitiy system as a part of the problem, providing a better understanding of process-utility interface, and increasing the potential of energy profit. The methodology is based on the site's Thermal Profiles, build from Pinch Analysis of each individual process, and its interaction with the utilities system, that makes possible the determination of the targets of fuel consumption, steam, refrigeration, cogeneration work and emissions of the site. With these targets, is possible to obtain a clear diagnostic of the energy efficiency of the site, showing optimization possibilities, for even units with a high degree of integration and energy efficiency. The work presents a special approach to handle the imported and exported utilities by the site's utilities central. The Total Site Analysis is applied to a raw material and utilities central of a Petrochemical Complex, for calculation of its energy targets. Also, a series of studies is carried through, approaching stops of units; start-up of new units; process modifications; and utilities system modifications. The results confirm the methodology as''tll excellent analysis tool, that can be used as in the initial phase of the project, to assist the construction of the best energy configuration ofthe site, as in existing sites, to analyse site's energy profile impacts, caused by changes in the processes / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Silvia Azucena Nebra de Pérez / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T14:25:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PalaciosBereche_Reynaldo_D.pdf: 4111250 bytes, checksum: 43defaf6dca45a15dd8d50bbb286f989 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A produção de etanol a partir da hidrolise enzimática do bagaço e eventualmente da palha se apresenta como uma alternativa de grande interesse, uma vez que permite ampliar significativamente a produção sem necessidade de aumentar a área plantada de cana. Não obstante, a introdução da hidrolise se apresenta como um verdadeiro desafio uma vez que o bagaço e o combustível do processo atual e ao mesmo tempo e matéria prima para o novo. Assim, o presente estudo tem como objetivo elaborar propostas de integração energética, e realizar avaliações do potencial de incremento da produção de etanol do processo integrado. Para este fim foi utilizado o simulador Aspen Plus® como ferramenta de analise e o método Pinch-Point para realizar a integração energética. Um estudo foi realizado com a finalidade de verificar se as propriedades das substancias envolvidas no processo são calculadas apropriadamente pelo simulador. O sistema de cogeração também foi modelado no simulador e depois inserido na modelagem do processo de produção. Em uma primeira analise foi modelado o processo de produção de etanol por hidrolise enzimática inserido no processo convencional considerando o arranjo (layout) usual das usinas sucroalcooleiras hoje. Os resultados desta analise foram modestos apresentando um incremento na produção de etanol de 9,7%, o que indicou que mudanças que visem a otimização do sistema em termos de uso de energia devem ser realizadas no processo tradicional. Em um segundo estudo foi avaliado o potencial de produção de etanol considerando a integração térmica das correntes do processo, utilizando o método Pinch-Point, e visando a minimização do consumo de utilidades quentes e frias. Este segundo estudo apresentou melhores resultados, atingindo um incremento na produção de etanol de 22,4% quando são consideradas membranas para a concentração do licor de glicose obtido no processo de hidrolise / Abstract: Ethanol production process by enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse and eventually from sugarcane trash presents itself as an interesting alternative since to it allows a significant ethanol production increase without needing to increase the planted area. The introduction of the hydrolysis process is a true challenge, since bagasse is the fuel of the current process while it is raw material for the hydrolysis process. Thus, the aim of this study is to accomplish proposals for energy integration of processes and to assess the ethanol production potential from the hydrolysis process integrated to the conventional process. Simulator Aspen Plus was used as analysis tool and Pinch-Point method was applied in order to perform the thermal integration of the system. A study of properties was carried out to verify the simulator accuracy in property calculations. The cogeneration system was modeled in the simulator and after, it was inserted into the modeling of the ethanol production process. In a first analysis the enzymatic hydrolysis process inserted in the conventional process, considering the current configuration of sugarcane mills today, was modeled. The results of this preliminary study were modest obtaining an ethanol production increase of 9,7%, which indicates that changes in conventional production process should be done. These changes should improve and optimize the system in terms of energy use. In a second analysis the potential of ethanol production was evaluated, considering the heat integration of process streams using the Pinch Point method. This method aims to minimize the consumption of hot and cold utilities in the integrated system. This second analysis presented better results, obtaining an ethanol production increase of 22,4% when the concentration of glucose liquor is accomplished by a membrane system / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Maria Aparecida Silva, Adriano Viana Ensinas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T18:48:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_Moises_M.pdf: 1760925 bytes, checksum: e0aea99db115c9f20a6c8692e6ab62c1 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A caldeira é um dos principais equipamentos do setor sucroalcooleiro, ela utiliza o bagaço de cana, como combustível, para geração de vapor. As primeiras caldeiras produziam vapor de média pressão, e utilizavam para geração de vapor todo bagaço gerado na usina, sendo pouco eficientes energeticamente. Na década de 1990, com a descentralização do setor elétrico e a criação de órgãos que permitissem o comércio de excedentes de energia elétrica, viu-se no setor sucroalcooleiro um grande potencial para o comércio de energia elétrica. Os novos projetos de caldeiras passaram a gerar vapor de alta pressão e temperatura, suprindo o consumo de energia da usina (elétrica e mecânica) e gerando um excedente de energia elétrica para a venda. Este trabalho estudou o excedente de energia elétrica de três sistemas para o setor sucroalcooleiro, por meio do simulador Thermoflex19®, do pacote Thermoflow®. O primeiro sistema estudado foi o BPST (?Backpressure Steam Turbine"), em que se comparou o excedente de energia elétrica para o uso de moendas de acionamento mecânico e elétrico. Na seqüência estudou-se o excedente de energia elétrica para o sistema CEST ("Condensing-Extraction Stem Turbine"). O último sistema estudado opera na safra, como os sistemas descritos anteriormente, como também na entressafra, denominado BPST-C. As simulações para o sistema BPST-C, assim com o sistema CEST, foram realizadas considerando a utilização de todo bagaço disponível para cogeração, e com adição de palha de cana com taxas de recolhimento do campo de 10% e 50%. Neste trabalho, os valores considerados para as taxas de consumo de vapor pelo processo foram de 500, 340 e 280 kg de vapor por tonelada de cana. Os resultados descreveram que moendas de acionamento elétrico apresentam uma vantagem da ordem de 6 kWh/t cana em relação às moendas de acionamento mecânico. O sistema CEST apresentou um excedente de energia elétrica de até três vezes o do sistema BPST, utilizando como combustível somente bagaço de cana. O sistema CEST apresentou aumentos no excedente de eletricidade 22,9% e 114,6% para a taxa de 10% e 50% de recolhimento de palha de cana, respectivamente, em comparação com o mesmo sistema quando se utilizou somente bagaço de cana. O sistema BPST-C e o sistema CEST apresentaram valores muito próximos para o excedente de energia elétrica / Abstract: The boiler is one of the main equipment of the sugar-ethanol industry, it uses bagasse as a fuel for steam generation. The first boilers produced steam at medium pressure and used the total available sugarcane bagasse to generate steam, not being energy efficient. In the 1990's, with decentralization of the electricity sector and the creation of institutions that would allow the trading of surplus power, the sugar-ethanol industry found a great potential for trade in electricity. The new projects have boilers to generate steam of high pressure and temperature, supplying the energy consumption of the plant (electrical and mechanical) and generating surplus electricity for sale. This work studied the surplus electric power for three systems applied to the sugar-ethanol industry, through the simulator Thermoflex19®, software Thermoflow®. The first system studied was BPST ("Backpressure Steam Turbine"), which compared the surplus electric power to drive mills using mechanical or electrical energy. Subsequently, we studied the surplus electric power for the system CEST (?Condensing-Extraction Turbine Steam"). The last studied system operates on the season, as the system BPST described above, but also in the offseason, called BPST-C. In the simulations for the BPST-C and CEST systems, it was considered the use of all available bagasse for cogeneration, and also the addition of sugarcane trash considering pickup rates in the field of 10% and 50%. In this work, the considered values for the rates of steam consumption by the process were 500, 340 and 280 kg of steam per ton of cane. The results showed that electrically driven mills have an advantage of about 6 kWh / t cane compared to the mechanical driven ones. The system CEST showed a surplus of electricity up to three times that one of the system BPST, using sugarcane bagasse as a fuel only. The system CEST experienced an increase in excess power above 22.9% and 114.6% for the sugarcane straw pickup rates of 10% and 50%, respectively, compared to the same conditions when using only sugarcane bagasse cane. The systems BPST-C and CEST had values very close for the surplus of electricity / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: José Alexandre Matelli / Resumo: Por estar relacionado com questões econômicas e ambientais, o uso eficiente de energia é atualmente alvo de diversos estudos e pesquisas. A demanda energética, tanto elétrica quanto térmica, está presente nos mais diversos setores, tais como, indústrias, condomínios residenciais, cidades, comércios e hospitais. Para que tais demandas sejam supridas, com o melhor aproveitamento energético possível, surge o conceito de cogeração. Cogeração pode ser entendida como a geração de dois ou mais tipos de energia (trabalho mecânico, energia elétrica, calor ou energia de resfriamento) a partir de uma única fonte energética. O projeto, porém, de um sistema térmico de cogeração pode apresentar uma complexidade muito elevada. Isso se deve, dentre outras razões, aos diversos tipos e tamanhos de tecnologias existentes, além das inter-relações complexas dos parâmetros de um sistema (tais como pressões, temperaturas, vazões e eficiências em carga parcial). Surgem, então, diversas possibilidades de configurações de sistemas para se atender aos requisitos de um projeto, fazendo com que a busca pela solução ótima seja complexa. A solução ótima depende fortemente da superestrutura, no sentido que diferentes superestruturas resultam em diferentes soluções ótimas. No entanto, a criação de superestruturas não é feita, em geral, de modo sistemático, dependendo em grande medida das preferências, da experiência e criatividade de quem a propõe. Neste trabalho foi desenvolvido um método de projeto que usa... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5317.pdf: 4354756 bytes, checksum: c3428f42cdc8f5cda6298342a6938dab (MD5) Previous issue date: 2013-06-19 / In light of the scientific evidence for global warming, the United Nations established the Framework Convention on Climate Change and defined the Kyoto Protocol that provided opportunities for sustainable social and economic development. The Clean Development Mechanism (CDM) is one of the protocols applicable to developing countries such as Brazil. Opportunities for industries to reduce greenhouse gas (GHG) emissions can be led by thermal energy integration studies. In addition, sustainable processes can result in energy savings as well as help to mitigate GHG emissions. This work presents a study of heat exchanger network (HEN) synthesis in order to reduce energy consumption and GHG emissions, and the benefits are evaluated in terms of energy savings and carbon credits for CDM projects. It was proposed to two case studies using HEN data from literature, one concerns burning fossil fuels, and other one was evaluated the bagasse combustion. Both studies were applied the Aspen Energy Analyzer® software and its performance of the design of the HEN employed the Automatic Retrofit and Automatic Recommend Designs features were evaluated too. GHG emissions were mitigated; the first case confirmed that the carbon credits improve Capital Expenditure Index, returning 13% less in payback depending on fossil fuel price. The second case presents a maximum value of reduction of 26.2% burning bagasse, 7.7% GHG emissions, 30% increase power generation, together with 19,411 carbon credits per year. / Em virtude da constatação inequívoca do aquecimento global, foi estabelecida pela Organização das Nações Unidas (ONU) a Convenção-Quadro sobre Mudança do Clima. No seu âmbito, foi criado o Protocolo de Quioto, que define mecanismos que enquadram responsabilidades e obrigações, abrindo oportunidades de desenvolvimento social e econômico sustentável. Um dos mecanismos estabelecido é o Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), o único aplicável a países em desenvolvimento como o Brasil. Assim, no âmbito industrial existem várias oportunidades de redução das emissões de gases de efeito estufa (GEE) aliados a trabalhos de integração energética. Além do comprometimento sustentável, é possível obter cenários economicamente viáveis devido à redução de energia associada à mitigação das emissões de GEE. O objetivo deste trabalho foi estudar a síntese de rede de trocadores de calor (RTC) na redução do consumo de utilidades e de emissões de GEE, além de contabilizar os benefícios gerados na economia de combustíveis e a obtenção de créditos de carbono ligados a projetos que promovem o desenvolvimento limpo. Foram realizados dois estudos de casos com os dados da RTC obtidos da literatura, um referente à queima de combustíveis fósseis e outro referente à combustão do bagaço. Em ambos os estudos foi utilizado o software Aspen Energy Analyzer®, tendo como opções as ferramentas Automatic Retrofit e Automatic Recommend Designs, sendo estas avaliadas quanto ao seu desempenho na otimização da RTC. Foram mitigadas as emissões dos GEE, sendo que o primeiro caso foi comprovado que os créditos de carbono promovem um retorno financeiro mais rápido de até 13% dependendo do combustível fóssil e no segundo foi obtida uma redução de até 26,2% da queima do bagaço, 7,7% das emissões de GEE, geração extra de energia elétrica de até 30% e crédito de carbono de até 19.411 t CO2 ao ano.