Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-09-25Bitstream added on 2014-06-13T18:51:00Z : No. of bitstreams: 1 romaojunior_ra_me_ilha.pdf: 1695973 bytes, checksum: 6992b12bda00db43f59a137a888f15ab (MD5) / Com o aumento da mecanização da colheita de cana de açúcar e a diminuição da prática de queima prévia da palha nos canaviais em função de protocolos ambientais estabelecidos entre os usineiros e o governo, cresce significativamente a quantidade de palha disponível no campo. Neste trabalho é analisada a utilização de palha como combustível suplementar para caldeiras convencionais de alta pressão (para bagaço), possibilitando assim um aumento de geração de energia excedente com a possibilidade de ser exportada para comercialização. Para tanto, são realizados estudos de perdas, ganhos e investimentos com a introdução da palha na indústria através de análises termodinâmicas de geração de energia, produção de álcool e açúcar, eficiências de equipamentos como colhedoras de cana, sistema de lavagem de cana a seco, picador de palha, caldeira de alta pressão, moagem da cana, entre outros. Como o poder calorífico inferior da palha é quase o dobro do poder calorífico do bagaço a geração de energia excedente para comercialização apresenta uma grande vantagem para o setor, sendo as perdas em produção de açúcar e álcool poucos significantes devido ao alto valor da venda de eletricidade / With the increasing mechanization of the sugar cane harvest and the decline in the prior practice of burning of sugar cane straw, due to ambient protocols established by government and sugar and alcohol industries factories, there is a significant increase of the amount of straw available in the field. This paper considers the use of straw as additional fuel in conventional high-pressure boilers (of bagasse), thus enabling an increase in generation of energy surplus with the possibility to be exported for commercialization. For this, studies of losses, gains and investments are carried out with the introduction of straw in the industry through thermodynamics analysis to generate energy, production of alcohol and sugar, efficiencies of equipment like as mechanical cane harvest, washing system of cane to be dried, mincer of straw, high-pressure boiler, milling of sugar cane, among others. As the lower power heating of the straw is nearly twice of lower power heating the bagasse the generation of energy for commercialization presents a great advantage for the factories, and the losses in production of sugar and alcohol are not much significant due to the high value of electric energy sale

Orientador: Ricardo Alan Verdu Ramos / Banca: Emanuel Rocha Woiski / Banca: Eduardo Mirko Valenzuela Turdera / Resumo: Neste trabalho são realizadas análises termodinâmicas, termoeconômicas e econômicas aplicadas a uma usina de açúcar e álcool com processo de extração por difusão, envolvendo desde a configuração inicial de implantação da usina até a expansão para uma planta moderna de potência cujo principal objetivo é a produção de excedente de energia elétrica. São consideradas quatro situações: a configuração inicial da planta, definida como Caso 1, que opera visando gerar energia elétrica apenas para o próprio consumo e, também, vapor para o processo de produção de álcool; na seqüência tem-se a configuração, definida como Caso 2, onde o intuito é produzir o máximo de energia elétrica que o turbogerador pode fornecer e vapor para a produção de álcool e, também açúcar; na configuração seguinte, definida como Caso 3, é adicionada na planta uma turbina de condensação visando um melhor aproveitamento para a geração de energia elétrica; e, por fim, na última configuração, definida como Caso 4, é adicionada uma nova turbina de extração condensação e uma caldeira de alta pressão, priorizando a geração de energia elétrica / Abstract: In this work thermodynamic, thermoeconomic and economical analyses were accomplished in a sugar-alcohol factory with extraction process for diffusion, considering the initial configuration implanted until the expansion for a modern power plant whose main objective is the production of electric power surplus. Four situations were considered: the initial configuration of the plant, defined as Case 1, that operates generating electric power just for the own consumption and, also, steam for the alcohol production process; in sequence it was studied the configuration defined as Case 2, where the intention is to produce the maximum of electric power that the turbogenerator can supply and steam for the production of alcohol and, also, sugar; in the following configuration, defined as Case 3, it is added in the plant a condensation turbine for a better use in the electric power generation; and, finally, in the last configuration, defined as Case 4, it is added a new extractioncondensation turbine and a high pressure boiler, prioritizing the electric power generation / Mestre

Orientador: Ricardo Alan Verdu Ramos / Banca: João Batista Campos Silva / Banca: Alcides Padilha / Resumo: Com o aumento da mecanização da colheita de cana de açúcar e a diminuição da prática de queima prévia da palha nos canaviais em função de protocolos ambientais estabelecidos entre os usineiros e o governo, cresce significativamente a quantidade de palha disponível no campo. Neste trabalho é analisada a utilização de palha como combustível suplementar para caldeiras convencionais de alta pressão (para bagaço), possibilitando assim um aumento de geração de energia excedente com a possibilidade de ser exportada para comercialização. Para tanto, são realizados estudos de perdas, ganhos e investimentos com a introdução da palha na indústria através de análises termodinâmicas de geração de energia, produção de álcool e açúcar, eficiências de equipamentos como colhedoras de cana, sistema de lavagem de cana a seco, picador de palha, caldeira de alta pressão, moagem da cana, entre outros. Como o poder calorífico inferior da palha é quase o dobro do poder calorífico do bagaço a geração de energia excedente para comercialização apresenta uma grande vantagem para o setor, sendo as perdas em produção de açúcar e álcool poucos significantes devido ao alto valor da venda de eletricidade / Abstract: With the increasing mechanization of the sugar cane harvest and the decline in the prior practice of burning of sugar cane straw, due to ambient protocols established by government and sugar and alcohol industries factories, there is a significant increase of the amount of straw available in the field. This paper considers the use of straw as additional fuel in conventional high-pressure boilers (of bagasse), thus enabling an increase in generation of energy surplus with the possibility to be exported for commercialization. For this, studies of losses, gains and investments are carried out with the introduction of straw in the industry through thermodynamics analysis to generate energy, production of alcohol and sugar, efficiencies of equipment like as mechanical cane harvest, washing system of cane to be dried, mincer of straw, high-pressure boiler, milling of sugar cane, among others. As the lower power heating of the straw is nearly twice of lower power heating the bagasse the generation of energy for commercialization presents a great advantage for the factories, and the losses in production of sugar and alcohol are not much significant due to the high value of electric energy sale / Mestre

Orientador: Ricardo Alan Verdu Ramos / Banca: Cassio Roberto Macedo Maia / Banca: Marcelo Moreira Ganzarolli / Resumo: Neste trabalho são realizados estudos termodinâmicos e termoeconômicos visando o aproveitamento do gás natural como combustível em usinas de açúcar e álcool. Para tanto são considerados quatro casos, sendo o primeiro uma planta de uma usina sucroalcooleira real que utiliza equipamentos modernos e eficientes, e que comercializa o excedente de eletricidade na safra. O segundo é um caso hipotético no qual é incorporada à planta real da usina uma turbina a gás e uma caldeira de recuperação, passando a planta a operar em ciclo combinado na entressafra utilizando como combustível o gás natural, com o intuito de possibilitar a comercialização de eletricidade ao longo de todo o ano. O terceiro caso considera a proposta de uma planta com grande capacidade de moagem (duas vezes mais do que a da usina real considerada no primeiro caso), que opere de forma convencional com geração de excedente de eletricidade para comercialização apenas na safra, com o diferencial de ser constituída por duas linhas independentes de produção, consumo de vapor e geração de eletricidade, flexibilizando a produção e manutenção. Finalmente, o quarto caso considera o aproveitamento do gás natural como combustível associado ao bagaço da cana, através da incorporação de uma turbina a gás e uma caldeira de recuperação na planta do terceiro caso, permitindo também a comercialização de eletricidade na entressafra. Diante dos resultados obtidos, foi constatado que só existe a viabilidade para o uso do gás natural no quarto caso, e mesmo assim em condições especiais nas quais se considera custos do bagaço e do gás natural abaixo dos praticados no mercado, bem como uma remuneração para a venda de eletricidade excedente acima do preço atual de mercado / Abstract: In this work thermodynamic and thermoeconomic analyses for the use of natural gas as fuel in sugar-alcohol factories will be accomplished. In order to make these analyses, four cases are considered, being the first case constituted by a real sugar-alcohol factory that uses modern and efficient equipments, and sells surplus of electricity during the harvest. The second case is a hypothetical case that incorporates to the real plant of the previous case a gas turbine and a heat recovery steam generator, making possible the operation with natural gas in combined cycle at the time between harvests, with the intention of making possible the commercialization of electricity along the entire year. The third case considers the proposal of a plant with great milling capacity (twice more than of the real plant considered previously), operating in a conventional way with generation of electricity surplus for commercialization in the harvest, with the differential of being constituted by two independent lines of production and steam consumption and generation of electricity, becoming more flexible the production and maintenance. Finally, the fourth case considers the use of the natural gas as fuel associated to the sugar cane bagasse, through the incorporation of a gas turbine and a heat recovery steam generator in the plant of the previous case, also allowing the electricity commercialization at the time between harvests. In agreement with the obtained results, it was verified that there is viability for the natural gas use only in the fourth case, even though in special conditions in which the costs of the sugar cane bagasse and natural gas are considered below of the current price of the market, as well as the remuneration for the sale of electricity surplus is considered above of the current price of market / Mestre

Orientador: Maura Seiko Tsutsui Esperancini / Banca: Elias José Simon / Banca: Jorim Sousa das Virgens Filho / Banca: Maria Inês E. Geraldo Martins / Banca: Ricardo Shirota / Resumo: A co-geração de energia elétrica excedente por meio do aproveitamento do bagaço de cana-de-açúcar tem sido considerada uma alternativa importante na diversificação de fontes de geração de energia elétrica no Brasil, considerando-se as vantagens em relação à grande produção de matéria prima, menores custos de geração de energia e a possibilidade de reduzir o ônus dos investimentos em geração de energia do setor público. Apesar do grande potencial apresentado por esta fonte alternativa de energia, o mercado para a energia elétrica co-gerada está ainda hoje, sujeito a um ambiente de grande risco e incerteza, seja decorrente de condições do mercado de energia ou da produção. Este trabalho teve por objetivos analisar a viabilidade econômica de um projeto de investimento em co-geração de energia elétrica em uma usina sucroalcooleira na região Oeste do estado de São Paulo,com vistas à comercialização de excedentes, sob condições de risco, utilizando o algoritmo de Redes Neurais Artificiais. Procurou-se também testar a convergência dos resultados obtidos por este método com outro mais tradicionalmente utilizado em análise de risco para a determinação dos indicadores de viabilidade econômica do investimento. Os indicadores utilizados foram Valor Atual Líquido (VAL); Taxa Interna de Retorno (TIR); Relação Benefício - Custo (RBC); Payback Simples (PBS) e Payback Econômico (PBE). A análise foi realizada considerando seis cenários, considerando a possibilidade ou não de obtenção de financiamento e diferentes níveis de eficiência de queima do bagaço. No método de Redes Neurais Artificiais, as redes foram alimentadas com as seguintes variáveis de entrada: valor do investimento; despesas com juros e amortização; despesa com aquisição e transporte do bagaço e receita operacional, tendo como variável de saída o fluxo líquido de caixa. / Abstract: The co-generation of surplus electrical energy by means of the use of sugar-cane bagasse has been considered as an important alternative in the diversification of sources of electrical energy in Brazil. Its advantages in relation to the production of raw material are: smaller costs of generation of energy and the possibility to reduce the costs of the investments in the generation of energy in the public sector. In spite of the great potential presented by this alternative source of energy, the market for the co-generation of electrical is still today subject to an atmosphere of great risk and uncertainty, be it due to conditions of the energy or of the production market. The objective of this research study was to analyze the economic viability of an investment project of cogeneration of electrical energy in an alcohol and sugar mill based on the Western area of the state of São Paulo having in view the commercialization of surpluses, under risk conditions, using the algorithm of Artificial Neural Networks. It was also tried to test the convergence of the results obtained by this method with a more traditionally method used in analysis of risk for the determination of the indicators of economic viability of the investment. The indicators used were Liquid Current Value (LCV); Internal Rate of Return (IRR); Benefit - Cost Relationship (BCR); Simple Payback (SPB) and Economic Payback (EPB). The analysis was performed into six different scenarios, having into consideration the possibility or not availabity of financing, and the different levels of efficiency in the burning of bagasse. In the method of Artificial Neural Networks the nets were supplied with entrance variables, such as, the value of the investment; expenses with interests and amortization; expense with acquisition and transport of the bagasse; operational revenue, and the exit variable included the liquid cash flow. / Doutor

Resumo: O estudo aborda as novas tendências da gestão ambiental em reduzir a poluição, evitando-se as queimadas de cana-de-açúcar e o aproveitando de resíduos agrícolas para fins de geração de energia alternativa, de ciclo limpo, com o emprego de biomassa, atendendo as recomendações da Agenda 21 e do protocolo de Kyoto de reduzir fontes poluidoras e melhorar a qualidade de vida e da saúde da população com o emprego de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo - MDL. Mostra que a modelagem matemática de simulação de processos operacionais é um instrumento eficaz de gerenciamento auxiliando na tomada de decisões, possibilitando ao setor sucroalcooleiro introduzir este instrumento de gestão, pouco empregado pelo mesmo, reduzindo, com isto, riscos e custos na definição de rotas tecnológicas de processos pelas empresas. Apresenta uma equação de simulação de diversas rotas tecnológicas para adequar o tamanho do particulado do palhiço, ao sistema existente que alimenta as caldeiras e que permite avaliar as vantagens econômicas de se empregar o palhiço, e/ou a matéria estranha vegetal da colheita da cana-de-açúcar, como fonte de biomassa para fins de cogeração, juntamente com o bagaço e para isto, define a rota de menor custo. Nas simulações realizadas foi possível determinar que a rota tecnológica de menor custo de adequação dessa biomassa foi a da colheita integral seguida do recolhimento em fardos e a granel que não apresentaram diferenças significativas entre si, ressaltando que análise da simulação deve abranger ambos os setores agrícola e industrial resultando em uma visão mais adequada. Determinou-se, por equações lineares que o palhiço pode contribuir com o incremento da disponibilidade energética adicional ao bagaço na ordem de 5,59% a 55,94% dependendo das características do canavial e do percentual de recolhimento adotado... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study reflects on the new tendencies of environmental management in reducing pollution avoiding burning the sugar-cane and taking the advantage of agricultural residues, in order to generate clean cycle of alternative energy with the utilization of biomass, meeting the recommendations of "Agenda 21" and Kyoto Protocol, to reduce pollutant sources and improve the population's health and life quality, making a good use of - Clean Development Mechanism (MDL).The study shows that the mathematical modeling of operational process simulation is an effective instrument of management that supports a taking of stand, to enable the sugar-cane sector to introduce this not much utilized instrument, reducing the risks and costs in the definition of technological routes of processes by the companies. It presents an equation of simulation of several technological route to adapt the size of the fragment of the "palhiço", to the existent system that it feeds the kettles and that it allows to evaluate the economical advantages of using the "palhiço", agricultural residue of the crop of the sugar-cane, as biomass source for co-generation aim, together with the bagasse and for this purpose, it defines the route of smaller cost. In the accomplished simulations it was possible to determine that the technological route of smaller cost of adaptation of the "palhiço" (crop residues) was the one of the crop in bales following by the crop in bulk and finally for the system of crop of integral sugar cane. Emphasizing that analysis of the simulation should include both agricultural and industrial sections for not incurring in mistakes of isolated evaluation. It was also determined by linear equations that the "palhiço" can contribute with the increment of the additional energy readiness to the bagasse in the strip from 5,59% to 55,94% depending on the to suck cane plantation...(Complete abstract, click eletronic address below) / Orientador: Elias José Simon / Coorientador: Tomaz Caetano Cannavam Ripoli / Banca: Nilson Augusto Villa Nova / Banca: Valter Francisco Molina Junior / Banca: José Carlos Teixeira da Silva / Banca: Edgar Gomens F. de Beauclair / Doutor