Avaliação térmica e econômica de sistemas de cogeração aplicados à industria de cerâmica de revestimento

Abstract

O crescimento da demanda de eletricidade em descompasso com os investimentos na geração, principalmente em grandes usinas hidrelétricas e termelétricas, faz com que o setor produtivo busque alternativas de suprimento, entre elas, a cogeração. Esse cenário, aliado à disponibilidade do gás natural e ao potencial do setor cerâmico catarinense, motivou o estudo da aplicação de sistemas de cogeração à indústria cerâmica, considerando aspectos técnicos, econômicos e ambientais. Este trabalho propõe um modelo de simulação baseado na 1ª Lei da Termodinâmica, que considera a variação do desempenho de turbinas a gás quando submetidas a diferentes condições operacionais e climáticas, tais como altitude, temperatura e umidade relativa, atualizadas a cada hora do dia, ao longo de um ano de operação da fábrica. Os resultados são comparados a modelos simplificados, em que não são consideradas as variações do desempenho das máquinas, ou a modelos baseados apenas nas demandas médias de energia, cujos resultados são extrapolados para todo o ano de operação da fábrica, o que pode conduzir a conclusões equivocadas. Cinco turbinas previamente selecionadas, com potências em torno da demanda elétrica da fábrica, foram consideradas com o propósito de avaliar diferentes configurações de projeto e também caracterizar as diferenças geradas pelos modelos simplificados. O modelo proposto, associado à análise de sensibilidade, serve como base para avaliação de outras unidades de cogeração, permitindo determinar o projeto que traz o melhor retorno econômico para a indústria. No caso estudado, o melhor resultado foi encontrado para a configuração que atende exatamente à demanda elétrica da fábrica. Esse modelo pode ser facilmente reproduzido, tanto por pesquisadores da área como também por profissionais das indústrias, consistindo assim, numa importante ferramenta para o estudo de projetos de cogeração.