Simulação de sistemas térmicos para gerenciamento energético de usina sucroalcooleira

Abstract

A utilização do bagaço de cana como combustível em sistemas de cogeração, além da integração energética do processo produtivo em usinas sucroalcooleiras, geram um excedente de eletricidade que corresponde a dois terços da energia produzida em uma planta. A integração energética da planta industrial depende do correto gerenciamento de vapores de processo, os quais fornecem a energia térmica e mecânica necessária ao processo de fabricação. Desta forma, mudanças no balanço energético de uma planta sucroalcooleira influenciam diretamente o rendimento financeiro da unidade produtiva. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma simulação de sistemas térmicos de uma usina de açúcar com destilaria anexa, com o intuito de realizar avaliações econômicas coerentes com a realidade. O modelo de simulação foi desenvolvido sobre a plataforma ASPEN Plus adaptando este software para simular as operações sucroalcooleira. A simulação atende à configuração específica da unidade Potirendaba da Usina Cerradinho, localizada no estado de São Paulo. Foram realizadas simulações com diferentes composições de cana-de-açúcar, conforme as mudanças que a matéria-prima experimenta ao longo da safra. Posteriormente os resultados das simulações foram comparados com dados industriais, permitindo validar o modelo de simulação. Através dos resultados das simulações, realiza-se uma avaliação econômica das alternativas de resfriamento de dornas de fermentação, visando um aumento na produção de etanol, onde são considerados os custos de investimento, operação e energéticos que cada configuração representa. As três alternativas analisadas são: refrigeração por absorção (utilizando a energia térmica disponível no processo produtivo), refrigeração por compressão mecânica de vapores e um sistema híbrido composto pelas duas alternativas anteriores, as quais são configuradas em série.