Este trabalho estuda a cadeia do Gás Natural Líquido (GNL) e propõe utilizações para a recuperação da energia do processo de regaseificação em ciclos de potência acoplados. Primeiramente, aborda a cadeia de abastecimento do GNL, identificando e quantificando os pontos consumidores de energia, destruidores de exergia e a reevaporação de massa ocorrida quando o metano esta na fase líquida. Posteriormente, avaliam-se as possibilidades do aproveitamento energético do processo de regaseificação, que ocorre no final dessa cadeia. Trata-se da busca por ciclos térmicos mais eficientes e aumentar o aproveitamento do trabalho reversível dos sistemas, abordando três alternativas de plantas de potência para operarem acopladas ao fornecimento de GNL, com benefício mútuo para ambos os processos: promoção da regaseificação do GNL sem energia auxiliar e aumento da eficiência da planta de potência. O ciclo selecionado para a integração entre as plantas foi o (CHP) Brayton-Rankine com três formas diferentes de acoplamento. Os resultados obtidos mostram que 14,81% da energia contida no combustível na entrada da planta de liquefação é perdida ou consumida nos processos que envolvem a cadeia. Quando essa cadeia é acoplada a um ciclo de potência, obteve-se uma recuperação da energia gasta no processo de regaseificação que reduz a perda de energia para 12,65%. Pelo lado da planta de potência, a eficiência energética de um ciclo combinado operando sem estar acoplado à regaseificação do GNL é de 49,68%, com destruição de exergia de 1078,0 kJ/kg. Dependendo do tipo de acoplamento proposto, o rendimento subiu para até 61,53%, com conseqüente redução de destruição de exergia. / This work studies the chain of Liquefied Natural Gas (LNG) and suggests its use for recovery energy in the process of regasification connected with cycles of power. First, it approaches the chain of supply chain of the LNG, identifies and quantifies the energy demand points, destruction of exergy and the reevaporation of mass occurred when the methane is liquid phase. After, the possibilities of the energy recovery of the regasification process are evaluated, that occurs in the end of this chain. The work searches for more efficient thermal cycles and the increase the recovery of the reversible work of the systems. Three alternatives are evaluated of power plants to operate connected to the LNG regasification, with mutual benefit for both the processes: promotion of the regasification of the LNG without energy auxiliary and increase the efficiency of the power plant. The cycle selected for the integration between the plants was (CHP) Brayton-Rankine with three different forms of coupling. The results show that 14.81% of the energy contained in the fuel in the entrance of the liquefaction plant are lost or consumed in the processes that involve the chain. When this chain is connected to a power cycle, the recovery of the energy spent in the regasification process reduces the loss of energy for 12,65%. For the side of the power plant, the energy efficiency of the combined cycle operating without connected to the regasification of the LNG is 49,68%, with destruction of exergy of 1078,0 kJ/kg. Depending on the type of considered coupling, the energy efficiency is 61,53%, with consequent reduction of destruction exergy.

Este trabalho estuda a cadeia do Gás Natural Líquido (GNL) e propõe utilizações para a recuperação da energia do processo de regaseificação em ciclos de potência acoplados. Primeiramente, aborda a cadeia de abastecimento do GNL, identificando e quantificando os pontos consumidores de energia, destruidores de exergia e a reevaporação de massa ocorrida quando o metano esta na fase líquida. Posteriormente, avaliam-se as possibilidades do aproveitamento energético do processo de regaseificação, que ocorre no final dessa cadeia. Trata-se da busca por ciclos térmicos mais eficientes e aumentar o aproveitamento do trabalho reversível dos sistemas, abordando três alternativas de plantas de potência para operarem acopladas ao fornecimento de GNL, com benefício mútuo para ambos os processos: promoção da regaseificação do GNL sem energia auxiliar e aumento da eficiência da planta de potência. O ciclo selecionado para a integração entre as plantas foi o (CHP) Brayton-Rankine com três formas diferentes de acoplamento. Os resultados obtidos mostram que 14,81% da energia contida no combustível na entrada da planta de liquefação é perdida ou consumida nos processos que envolvem a cadeia. Quando essa cadeia é acoplada a um ciclo de potência, obteve-se uma recuperação da energia gasta no processo de regaseificação que reduz a perda de energia para 12,65%. Pelo lado da planta de potência, a eficiência energética de um ciclo combinado operando sem estar acoplado à regaseificação do GNL é de 49,68%, com destruição de exergia de 1078,0 kJ/kg. Dependendo do tipo de acoplamento proposto, o rendimento subiu para até 61,53%, com conseqüente redução de destruição de exergia. / This work studies the chain of Liquefied Natural Gas (LNG) and suggests its use for recovery energy in the process of regasification connected with cycles of power. First, it approaches the chain of supply chain of the LNG, identifies and quantifies the energy demand points, destruction of exergy and the reevaporation of mass occurred when the methane is liquid phase. After, the possibilities of the energy recovery of the regasification process are evaluated, that occurs in the end of this chain. The work searches for more efficient thermal cycles and the increase the recovery of the reversible work of the systems. Three alternatives are evaluated of power plants to operate connected to the LNG regasification, with mutual benefit for both the processes: promotion of the regasification of the LNG without energy auxiliary and increase the efficiency of the power plant. The cycle selected for the integration between the plants was (CHP) Brayton-Rankine with three different forms of coupling. The results show that 14.81% of the energy contained in the fuel in the entrance of the liquefaction plant are lost or consumed in the processes that involve the chain. When this chain is connected to a power cycle, the recovery of the energy spent in the regasification process reduces the loss of energy for 12,65%. For the side of the power plant, the energy efficiency of the combined cycle operating without connected to the regasification of the LNG is 49,68%, with destruction of exergy of 1078,0 kJ/kg. Depending on the type of considered coupling, the energy efficiency is 61,53%, with consequent reduction of destruction exergy.

Este trabalho estuda a cadeia do Gás Natural Líquido (GNL) e propõe utilizações para a recuperação da energia do processo de regaseificação em ciclos de potência acoplados. Primeiramente, aborda a cadeia de abastecimento do GNL, identificando e quantificando os pontos consumidores de energia, destruidores de exergia e a reevaporação de massa ocorrida quando o metano esta na fase líquida. Posteriormente, avaliam-se as possibilidades do aproveitamento energético do processo de regaseificação, que ocorre no final dessa cadeia. Trata-se da busca por ciclos térmicos mais eficientes e aumentar o aproveitamento do trabalho reversível dos sistemas, abordando três alternativas de plantas de potência para operarem acopladas ao fornecimento de GNL, com benefício mútuo para ambos os processos: promoção da regaseificação do GNL sem energia auxiliar e aumento da eficiência da planta de potência. O ciclo selecionado para a integração entre as plantas foi o (CHP) Brayton-Rankine com três formas diferentes de acoplamento. Os resultados obtidos mostram que 14,81% da energia contida no combustível na entrada da planta de liquefação é perdida ou consumida nos processos que envolvem a cadeia. Quando essa cadeia é acoplada a um ciclo de potência, obteve-se uma recuperação da energia gasta no processo de regaseificação que reduz a perda de energia para 12,65%. Pelo lado da planta de potência, a eficiência energética de um ciclo combinado operando sem estar acoplado à regaseificação do GNL é de 49,68%, com destruição de exergia de 1078,0 kJ/kg. Dependendo do tipo de acoplamento proposto, o rendimento subiu para até 61,53%, com conseqüente redução de destruição de exergia. / This work studies the chain of Liquefied Natural Gas (LNG) and suggests its use for recovery energy in the process of regasification connected with cycles of power. First, it approaches the chain of supply chain of the LNG, identifies and quantifies the energy demand points, destruction of exergy and the reevaporation of mass occurred when the methane is liquid phase. After, the possibilities of the energy recovery of the regasification process are evaluated, that occurs in the end of this chain. The work searches for more efficient thermal cycles and the increase the recovery of the reversible work of the systems. Three alternatives are evaluated of power plants to operate connected to the LNG regasification, with mutual benefit for both the processes: promotion of the regasification of the LNG without energy auxiliary and increase the efficiency of the power plant. The cycle selected for the integration between the plants was (CHP) Brayton-Rankine with three different forms of coupling. The results show that 14.81% of the energy contained in the fuel in the entrance of the liquefaction plant are lost or consumed in the processes that involve the chain. When this chain is connected to a power cycle, the recovery of the energy spent in the regasification process reduces the loss of energy for 12,65%. For the side of the power plant, the energy efficiency of the combined cycle operating without connected to the regasification of the LNG is 49,68%, with destruction of exergy of 1078,0 kJ/kg. Depending on the type of considered coupling, the energy efficiency is 61,53%, with consequent reduction of destruction exergy.

[pt] A otimização de processos industriais é uma estratégia para mitigar o impacto ambiental das atividades produtivas. Isso envolve a aplicação de conhecimentos multidisciplinares para aprimorar a eficiência dos processos industriais, reduzindo assim o consumo de recursos naturais, as emissões de poluentes e o desperdício de materiais. A análise exergética tem sido abordada de maneira abrangente na literatura, com inúmeros estudos focados nesse tema. Áreas de pesquisa mais presentes incluem a análise de processos industriais, otimização de sistemas de geração e distribuição de energia, e avaliação da eficiência energética em sistemas de transporte e edifícios. A literatura oferece uma ampla gama de estudos de análise exergética realizados para o forno elétrico a arco (EAF) utilizado na produção de aço. No entanto, há uma necessidade de mais pesquisas voltadas para a aplicação da análise exergética do processo de refino em forno-panela (FP), que representa a segunda etapa do refino secundário na indústria do aço. Um programa em linguagem Python usando o Jupyter notebook foi desenvolvido para calcular o balanço de massa, energético e exergético do refino de aço em forno-panela. Os dados termodinâmicos foram obtidos da base de dados SSUB3 do Thermo-Calc. Os dados reais utilizados foram fornecidos por uma siderúrgica semi-integrada, garantindo a relevância e validade dos resultados. As eficiências energéticas e exergéticas encontradas foram de 92,9 por cento e 90,1 por cento. Os valores de eficiência são surpreendentes pois revelam que o forno em análise está otimizado. As otimizações foram conduzidas para examinar variações na massa de argônio, temperatura de entrada de argônio e potência ativa do eletrodo. As variações destes parâmetros revelaram pequenos impactos na eficiência do processo, proporcionando ideias para aprimoramentos efetivos. / [en] The optimization of industrial processes is an interesting strategy to mitigate the environmental impact of productive activities. It involves applying multidisciplinary knowledge to improve the efficiency of industrial processes, thereby reducing the consumption of natural resources, pollutant emissions, and material waste. Exergy analysis has been extensively addressed in the literature, with numerous studies focused on this topic. The most prevalent research areas include analyzing industrial processes, optimizing energy generation and distribution systems, and assessing energy efficiency in transportation systems and buildings. The literature provides various exergy analysis studies conducted for electric arc furnaces (EAF) used in steel production. However, there is a need for more research focused on applying exergy analysis to the ladle furnace (LF) refining process, which represents the second stage of secondary steel refining in the industry. A Python program using Jupyter Notebook was developed to calculate steel refinement s mass, energy, and exergy balances in a ladle furnace. Thermodynamic data were obtained from the SSUB3 database of Thermo-Calc. A semi-integrated steel mill provided the actual data used, ensuring the results relevance and validity. The energy and exergy efficiencies found were 92.9 percent and 90.1 percent, respectively. These efficiency values are surprising, as they reveal that the furnace under analysis is already optimized. Optimizations were conducted to examine variations in argon s mass and inlet temperature, as well as electrode active power. The parameters variations revealed minor impacts on process efficiency, providing insights for effective improvements.