Energia e Sistemas Térmicos

CON10-0302 - A SIMPLIFIED MODEL FOR PREDICTING THE PERFORMANCE OF A PARALLEL PLATE LATENT HEAT STORAGE
Ismail, Kamal A.R.¹; Lino, Fátima A. M.¹; Salinas, Carlos T.²; Moraes, R. I. R.¹; Machado, Tiago, T.^1
1Unicamp; ²Unitau
Resumo: Parallel plate latent heat storage units are simple in construction and equally efficient as any other system of latent heat storage. Usually these systems are susceptible to variation of the gap between plates as well as the temperature uniformity over the plates surfaces. These parameters can lead to reducing the rate of solidified mass, presence of convective currents, reduction of the total solidified mass, increase of the time for complete solidification as well as the reduction of the solidification velocity. A simplified model is formulated based upon one dimensional heat transfer conduction discretized by using the finite difference approximation and solved by adopting the modified variable time the step scheme. The numerical predictions are results for the two cases of constant and variable wall temperature. The numerical for the two cases were compared with experiments and it was found that the variable temperature case indicated good agreement with the experimental results. Additional numerical predictions and experimental results were realized and compared to establish the validity of the model and its predictions. Both the experimental and numerical predictions are used to investigate the effects of the gap between the plates and the plate surface temperature on the time for complete solidification, the solidification velocity and the total solidified mass. The results are presented and discussed.
Palavras-chave: Solidification; PCM; Phase change; Latent heat storage.
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CON10-0584 - ADAPTAÇÃO DE UM SISTEMA DE MONITORAMENTO DE TEMPERATURA POR TERMOPARES EM FORNOS TIPO CAIEIRA NA INDUSTRIA CERÂMICA
Filho, Milson Oliveira da Trindade¹; Mendes, José Ubiragi de Lima¹; Junior, Caubi Ferreira souza^2
1UFRN; ²IFRN
Resumo: Apesar do forno caieira ser um forno arcaico é, no entanto, bastante usado na queima de produtos cerâmicos devido ser um forno barato.Porém, seu rendimento, comparado a outros fornos, está muito aquém.O gasto de lenha e a baixa qualidade dos produtos são muitas vezes consequência da falta de controle das variáveis de queima no processo.O sistema de monitoramento implantado usa como parâmetro de queima a temperatura padrão de queima da argila na qual a fabrica está utilizando para confecção de seus produtos, porém esse sistema é usado em forno intermitentes de chama descendentes fechados, por exemplo os abobodas, já que os mesmos condicionam melhor o calor em suas câmaras durante o período de queima. Já os caieiras, são fornos que não condicionam bem o calor , deixando que a temperatura de queima caia muito rápido. Numa média esses fornos tiram como material conforme e de 1ª, como é denominado nas cerâmicas, em média 20% do material queimado, sendo o restante dividido em material conforme de 2ª, material não conforme chamados de 3ª pelos ceramistas e refulgo cerâmicos.Com a implantação do sistema obteve-se até 50% de material de 1ª, 49,8% de 2ª , 0,12% de 3ª e 0% de refulgo.
Palavras-chave: Temperatura; Cerâmica vermelha; Forno Caieira; Sistema de monitoramento; Termopares.
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CON10-0577 - ANÁLISE CFD PARA PROJETO DE RESFRIADOR
Fugiwara, Fabio Kiyoshi¹; Camargo, José Rui¹; Chaves, Carlos Alberto¹; Nunes, Luiz Eduardo Nicolini do Patrocínio¹; Corrêa, Valesca Alves^1
1Universidade de Taubaté
Resumo: Este trabalho tem como objetivo a investigação do campo de escoamento de fluidos em um ambiente industrial para a otimização do resfriamento de peças compostas de polipropileno. A temperatura inicial da peça até o ponto de inspeção pelo operador apresentava-se excessiva e não ideal para condições normais de trabalho. Simulações computacionais transientes tridimensionais foram realizadas com o software comercial ANSYS CFX, onde os dados coletados foram comparados com a situação real. A variável relevante do escoamento foi a temperatura, o qual não poderia alcançar valores elevados em certas condições críticas. Os resultados numéricos foram avaliados e permitiram a melhor escolha do processo de resfriamento das peças. A aplicação das simulações computacionais proporcionou a obtenção dos melhores parâmetros para a otimização do resfriamento sanando possíveis erros de projeto.
Palavras-chave: Resfriador; CFD; Simulação Numérica; Transiente.
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CON10-1501 - ANÁLISE COMPARATIVA DA PERDA DE CALOR ENTRE FORNO CAIEIRA E FORNO ABÓBADA COM ISOLAMENTO.
Morais, Dabney Ségio Guedes¹; Mendes, José Ubiragi de Lima¹; Silva, Rodrigo Márcio¹; Filho, Milson Oliveira da Trindade¹; Cavalcante, Marcos Alexandre de Vasconcelos^1
1UFRN - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
Resumo: Os fornos mais utilizados pela indústria cerâmica vermelha na região central do Rio Grande do Norte, onde os fornos do tipo caieira e do tipo abóbada são amplamente utilizados. Estes fornos apresentam um baixo rendimento térmico se comparados com outros tipos de fornos, devido à grande quantidade de calor utilizada para aquecer a estrutura do forno a cada queima e a perda de calor através da suas paredes e tetos, gerando com isto um consumo maior de energia, o que significa maiores quantidades de combustível, elevando o custo da produção. Este trabalho visa à análise comparativa do comportamento térmico destes dois tipos de fornos através do monitoramento das temperaturas interna do forno e de suas paredes, velocidade do vento no local e a emissividade das paredes.
Palavras-chave: Fornos; Perda de calor; Rendimento térmico; Temperatura.
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CON10-2149 - ANÁLISE DA UTILIZAÇÃO DE GARGALOS E FIOS DE GARRAFA PET COMO ENCHIMENTO DE TORRES DE RESFRIAMENTO
Oliveira, Andrezza Carolina Carneiro Tomás¹; Primo, Ana Rosa Mendes^1
1UFPE
Resumo: Em alguns processos industriais e de condicionamento de ar há a necessidade do resfriamento de equipamentos que geram calor durante sua operação. O fluido geralmente utilizado para dissipar o calor gerado é a água, devido às suas características físicas (alto calor especifico, baixa viscosidade, alta condutividade térmica e alta densidade), além da facilidade de obtenção, baixo custo e atoxidade. Uma Torre de Resfriamento de água é um equipamento que utiliza processos de transferência de calor e massa para resfriar a água, a qual é aspergida sobre um enchimento que tem a finalidade de aumentar a área de contato entre o ar e a água. Os materiais comumente empregados nos enchimentos de torres de resfriamento são materiais a base de plástico. O tipo de enchimento influencia bastante no preço de uma torre de resfriamento, podendo ser responsável por até 40% do custo total de uma torre. Neste trabalho, o enfoque é dado na avaliação de enchimentos de fios e gargalos de garrafas PET, com as seguintes configurações: dois arranjos para fios e dois arranjos de gargalos. Os resultados foram comparados com dois enchimentos comerciais, fabricados pela ALPINA: o enchimento industrial do tipo corrugação vertical off-set e o enchimento de grades trapezoidais. Foi construído um protótipo de uma torre de resfriamento em contracorrente e analisados os efeitos da temperatura de entrada da água, da vazão de ar e da vazão de água sobre a eficiência da torre, para os tipos de enchimento acima citados. Os resultados indicam que os enchimentos testados apresentaram resultados satisfatórios para serem utilizados como enchimentos de torres de resfriamento. Uma simulação numérica através do software EES (Engineering Equation Solver) foi conduzida mostrando boa concordância com os dados experimentais.
Palavras-chave: Torre de resfriamento; Gargalos PET; Transferência de calor e massa; Enchimentos evaporativos; Psicrometria.
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CON10-2269 - ANÁLISE DA VIABILIDADE DO APROVEITAMENTO DO PALHIÇO PARA COGERAÇÃO DE ENERGIA NUMA USINA SUCROALCOOLEIRA
Romão Júnior, Ricardo Agudo¹; Bonan, Lucas Fernando Biazotti¹; Domingues Neto, Francisco Parra¹; Ramos, Ricardo Alan Verdú^1
1UNESP - Campus de Ilha Solteira
Resumo: Com o aumento da mecanização da colheita de cana de açúcar e a diminuição da prática de queima prévia da palha dos 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 exportação 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.
Palavras-chave: Indústria sucroalcooleira; Colheita mecanizada; Palha; Cogeração de energia; Sistema de lavagem de cana a seco.
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CON10-0028 - ANÁLISE DE CRITICIDADES E FALHAS NOS COMPONENTES DE SISTEMAS DE GERAÇÃO DE ENERGIA
SANTOS, Eraldo Cruz¹; NASCIMENTO, Marco Antônio Rosa^1
1Universidade Federal de Itajubá
Resumo: O presente trabalho mostra os resultados da implantação de uma metodologia para a determinação dos componentes críticos e análise de falhas em sistemas de geração de energia elétrica. Como estudo de caso foi implantado o método chamado "Ciclo de Rotinas" em usinas termelétricas a diesel - UTEs, onde foram identificados, analisados, sistematizados, classificados, normalizados e parametrizados, todos os componente dos sistemas e subsistemas de geração, formando uma base de conhecimento estruturada, a qual propiciou a realização de ajuste nos programas de manutenção das mesmas. Este estudo foi motivado pela necessidade de se identificar os pontos críticos existentes nas UTEs, caracterizando e quantificando as falhas operacionais mais comuns nas mesmas objetivando sugerir procedimentos para saná-las. Este método foi implantado em UTEs a diesel existentes nas regiões norte e nordeste do Brasil. Os resultados da implantação do "Ciclo de Rotinas" trouxeram como conseqüências, aumento da confiabilidade operacional das unidades geradoras e redução dos custos globais de operação e de manutenção ao longo do tempo. Este método trata-se de uma metodologia de gestão mais abrangente chamada de "Ciclo de Rotinas para Melhoria de Sistemas e Processo de Geração de Energia", que tem como objetivo o desenvolvimento e a implantação de uma sistemática de gerenciamento e planejamento das atividades de manutenção, operação, supervisão e diagnóstico das unidades geradoras de UTEs. Nesta metodologia são utilizadas ferramentas de inteligência artificial, como lógica Fuzzy (para correlação entre os componentes do sistema e auxílio na tomada de decisão); algoritmos genéticos (para a identificação e classificação dos componentes dos sistemas e subsistemas); redes neurais (para desenvolvimento de diagnósticos e prognósticos do comportamento dos elementos do sistema); incluindo ainda cálculo de incertezas e de desvio padrão das grandezas, em um software chamado de "Ciclo de Rotinas", com o objetivo a realizar o levantamento das condições operacionais das usinas, através de seus diagnósticos e os prognósticos, os quais irão facilitar o controle, supervisão, a fiscalização dos sistemas.
Palavras-chave: Geração de Energia; Sistemas Críticos; Falhas de Manutenção e Operação; Gerenciamento da Manutenção; Inteligência Artificial.
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CON10-0720 - ANÁLISE DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM REGIME LAMINAR COMPLETAMENTE DESENVOLVIDO DE FLUIDOS IMISCÍVEIS (ÁGUA-ÓLEO)
Kimura, Artur¹; Nogueira, Élcio^1
1Centro Universitário de Volta Redonda - UNIFOA
Resumo: O objetivo principal deste trabalho é a determinação da espessura ideal de isolamento térmico em regime laminar de fluidos imiscíveis (água-óleo) em dutos circulares. O sistema água-óleo é utilizado na prática para diminuição da potência de bombeamento, através da introdução de um filme de água entre o óleo e a parede do duto. Neste trabalho demonstramos que a potência de bombeamento é função da temperatura global média dos fluidos (temperatura de mistura), e que a mínima potência de bombeamento ocorre para 9,4 ºC (óleo cru; relação de densidade S=0,86), com uma redução da ordem de 64% em relação ao escoamento unifásico. Esta máxima redução de potência de bombeamento ocorre para uma espessura relativa de água igual a 0,153, considerando escoamento laminar completamente desenvolvido. Com relação à transferência de energia na forma de calor, a espessura relativa ótima de água ocorre em 0,062 (muito próximo da parede do duto, com número de Nusselt igual a 5,35; aproximadamente 1,5 vezes maior que o número de Nusselt na região termicamente desenvolvida, em função da maior condutividade térmica da água). Na espessura relativa ótima de filme para potência de bombeamento (0,153) a relação entre os números de Nusselt é da ordem de 1,3. Existe, evidentemente, uma relação de compromisso entre o problema de redução da potência de bombeamento e o problema de máxima troca de energia na forma de calor. Neste trabalho, propomos analisar a espessura do isolante térmico necessário para manutenção da temperatura ótima de potência de bombeamento, em relação à variação da temperatura externa. Efetuamos, ainda, uma análise relacionada com a variação da temperatura global média dos fluidos, interna ao duto, mantendo fixa a temperatura externa. A situação física, neste último caso, possibilita a diminuição da temperatura do óleo, aumentando sua viscosidade e exigindo-se, em situações extremas, maior proteção térmica para que se possa obter uma vantajosa relação de bombeamento que, paradoxalmente, diminui para temperaturas inferiores a 9,4 ºC, conforme acima mencionado e demonstrado neste trabalho.
Palavras-chave: Fluidos Imiscíveis; Transferência de Calor; Escoamento Laminar Hidrodinamicamente Desenvolvido; Isolamento Térmico.
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CON10-1391 - ANÁLISE DO APROVEITAMENTO DA ENERGIA TÉRMICA RESIDUAL DE GASES DE INCINERAÇÃO PARA A PRODUÇÃO FRIGORÍFICA UTILIZANDO O SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO ÁGUA-AMÔNIA
Azevedo, J.D.L.¹; Alves, A.N.S.¹; Cruz, Ricardo W.A.^1
1Universidade do Estado do Amazonas
Resumo: Sabe-se que os gases emitidos por um processo de incineração de resíduos sólidos contém alto potencial energético devido a sua elevada temperatura, na faixa de 160ºC a 400ºC. O presente estudo expõe a análise quantitativa da energia térmica dos gases produzido por um incinerador de resíduos instalado em uma empresa industrial do Parque Industrial de Manaus, AM, para a produção de refrigeração em uma câmara frigorífica de conservação de alimentos de alta temperatura . Para isto, e por ser capaz de utilizar energias menos nobres do que a elétrica como fonte de energia, um sistema de refrigeração por absorção água-amônia foi proposto e modelado. Levando em consideração uma carga térmica da câmara frigorífica da ordem de 13 kW, a partir da modelagem foi estimado que a quantidade de energia térmica necessária para suprir esta demanda é de 209,2 kW. Finalmente, este trabalho também estima a energia térmica perdida a partir do sistema composto incinerador-refigerador, o qual pode minimizar o desperdício em até 87%.
Palavras-chave: água-amônia; refrigeração; incinerador; modelagem; eficientização.
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CON10-0660 - ANÁLISE DO DESEMPENHO DE UM QUEIMADOR INFRAVERMELHO FUNCIONANDO COM GÁS LIQUEFEITO DE PETRÓLEO E GLICERINA
Dantas, Marcello Araújo¹; Fontes, Francisco de Assis Oliveira¹; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga¹; Oliveira, Marcelo Dantas de^1
1UFRN
Resumo: A utilização de queimadores infravermelhos em aplicações industriais apresenta muitas vantagens do ponto de vista técnico-operacional, como por exemplo, homogeneidade no fornecimento de calor, preponderantemente na forma de radiação, apresentando um maior controle das emissões devido à passagem dos gases de exaustão através de um leito cerâmico macroporoso. O presente trabalho apresenta um queimador infravermelho comercial, no qual foi adaptado um ejetor experimental, capaz de promover uma mistura híbrida de gás liquefeito de petróleo (GLP) e glicerina, objetivando a realização de uma analise termodinâmica deste combustor. Foi introduzido um sistema de controle de temperatura modulador de dois estágios (fogo baixo/alto), utilizando válvulas solenóides (uma para cada combustível) e um controlador com termopar. O sistema foi submetido a testes e ensaios variando-se a quantidade de glicerina inserida na alimentação do combustível dual. Como dissipador de carga na saída do queimador foi utilizado uma chapa de alumínio localizada na saída dos gases de combustão, sendo a distribuição de temperaturas medida por um sistema de aquisição de dados ´´field logger´´ que registrava em tempo real as medidas dos termopares fixados. O sistema apresentou uma combustão estável para os níveis de 15, 20 e 25 % de adição de glicerina em razão mássica de gás GLP, aumentando o fornecimento de calor para chapa, sendo avaliado pelo tempo de modulação do controlador de temperatura nos estágios de fogo alto e fogo baixo.
Palavras-chave: queimador infravermelho; termodinâmica; Gás liquefeito de petróleo; glicerina.
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CON10-1600 - ANÁLISE DO DESEMPENHO DE UMA BOMBA DE CALOR A DIÓXIDO DE CARBONO OPERANDO COM CICLO TRANSCRÍTICO
Lima, Dalila Maria Dutra¹; Machado, Luiz¹; Koury, Ricardo Nicolau Nassar¹; Herzog, Matheus de Mendonça^1
1universidade federal de Minas Gerais
Resumo: Bombas de calor são empregadas em diversas situações, tais como o aquecimento de ambientes em locais de inverno rigoroso, o aquecimento de água residencial, etc. Devido às crescentes preocupações com o aquecimento global, medidas estão sendo tomadas para diminuir as emissões de gases de efeito estufa na atmosfera da Terra. Por tais motivos, os fluidos sintéticos têm sofrido muitas restrições, e o uso de fluidos refrigerantes naturais tem aumentado. O dióxido de carbono é um desses fluidos naturais. O presente trabalho tem por objetivo analisar o comportamento do Coeficiente de Performance (COP) de uma bomba de calor operando com dióxido de carbono em condições transcríticas. Um estudo comparativo é realizado sobre o desempenho de bombas de calor funcionando com o refrigerante tradicional R134a e o refrigerante alternativo dióxido de carbono (R744) para temperaturas ambientes de 10C a 35C. A metodologia utilizada neste trabalho foi baseada na simulação de sistemas de refrigeração que utilizam o ciclo transcrítico do dióxido de carbono operando em regime permanente e os cálculos do coeficiente de performance foram realizados através do software Engineering Equation Solver (EES). Os valores foram calculados para as pressões de 75 a 120 bares. O coeficiente de performance do sistema usando o R744 mostrou-se um pouco inferior ao do R134a. Estudos mostraram que o ciclo transcrítico do dióxido de carbono pode apresentar melhor desempenho com o uso de um trocador de calor intermediário, localizado entre o dispositivo de expansão e o trocador de calor a gás a jusante do compressor. O dispositivo de expansão da bomba de calor analisada foi um tubo capilar. Um modelo do tubo capilar para determinação da vazão de CO2 também é apresentado neste trabalho.
Palavras-chave: Bomba de calor; Dióxido de Carbono; Coeficiente de performance.
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CON10-0052 - ANÁLISE DO DESEMPENHO TÉRMICO DE MATERIAL COMPÓSITO A BASE DE RASPA DE PNEU E LÁTEX EM SISTEMAS FRIOS
CÖURAS FORD, Elmo Thiago Lins¹; MENDES, José Ubiragi de Lima²; SOUZA, Luiz Guilherme Meira²; SOUZA, Elisângela Magalhães³; LIMA, Rudson Souza^2
1UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte / FEUP - Universidade do Porto; ²UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte; ³IESP
Resumo: Dada a indiscutível necessidade de preservação ambiental e a reutilização de resíduos industriais descartados, as raspas de pneu têm sido vistas como uma salutar alternativa para aditivo em concreto, fabricação de asfalto e de outros materiais compósitos. Neste trabalho, desenvolveu-se um compósito a base de raspas de pneu como reforço e látex como matriz, para ser utilizados como isolante térmico em sistemas "frios" (0º). Analisou-se o desempenho do material no que tange a conservação térmica quando submetidos a um fluxo de calor. Verificou-se os perfis de temperatura nas superfícies interna e externa do compósito assim como o gradiente de temperatura no mesmo. Como conseqüência, em função das respostas do sistema, conclusões foram tiradas.
Palavras-chave: Sistemas Frios; Látex; Fluxo de Calor.
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CON10-0051 - ANÁLISE DO GRADIENTE DE TEMPERATURA DE MATERIAL COMPÓSITO EM SISTEMAS QUENTES
CÖURAS FORD, Elmo Thiago Lins¹; MENDES, José Ubiragi de Lima²; NASCIMENTO, Rubens Maribondo²; SOUZA, Luiz Guilherme Meira²; SANTOS, Reginaldo Dias^2
1UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte / FEUP - Universidade do Porto; ²UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Resumo: Atualmente a grande maioria das aplicações de isolamento térmico na faixa de baixas e médias temperaturas (até 180ºC), é feita utilizando-se de materiais agressivos à natureza tais como: lã de vidro, lã de rocha, poliuretano, poliestireno, EPS entre outros. Tais materiais, apesar da eficácia na retenção do fluxo de calor, possuem custo considerável e quando descartados demoram anos para ser decompor. Nesse contexto, tentando adequar-se a política mundial a cerca da preservação do meio ambiente, iniciou-se um estudo com intuito de desenvolver um material compósito, com propriedades de isolante térmico, proveniente de resíduos industriais. Para isso, desenvolveu-se um compósito a base de raspa de pneu e látex visando ser aplicado para isolamento térmico em sistemas "quentes" (até 180ºC). Os resultados obtidos experimentalmente comprovaram que o compósito, pode ser utilizado para fins de isolamento em superfícies aquecidas, na faixa de temperatura de 180ºC como pode ser observado analisando os gradientes de temperaturas.
Palavras-chave: Raspas de Pneu; Materias Compósitos; Gradiente de Temperatura.
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CON10-2358 - ANÁLISE EXERGÉTICA DA REFORMA AUTOTÉRMICA DO METANO COM COGERAÇÃO
Alves, Lourenço Gobira¹; Nebra, Silvia Azucena^2
1SENAI / CIMATEC; ²UNICAMP
Resumo: Este trabalho faz uma análise exergética da reforma autotérmica do metano, ATR, para produzir hidrogênio com uma turbina a gás acoplada para produzir a energia elétrica necessária para o processo. É proposta cogeração com turbina a gás movida com síntese gerado no reformador. Este sistema comtempla a possibilidade de produzir excedentes de eletricidade para venda. A relação entre CH4 : H2O : O2 dentro do reformador determina o comportamento da reação de reforma pode ser endotérmica, exotérmica ou neutra termicamente. As principais etapas do processo são: reação de reforma, reaçõe de shift e purificação do hidrogênio. O hidrogênio que sai do processo tem pureza de 99,999% (em massa) e pode ser usado para fins que requerem alto grau de pureza, como células a combustíveis. O gás de síntese contendo H2, H2O, CO2, CO e CH residual é formado dentro do reformador. As composições das diversas reações que ocorrem processo ATR foram determinadas com base no balanço material e no equilíbrio químico termodinâmico. Após a reforma, a reação de shift aumenta a quantidade de H2 convertendo CO e H2O em CO2 e H2. O processo de purificação do H2 ocorre em duas etapas: absorção e adsorção. A absorção em Dietanolamina foi usada para separar o CO2 da corrente gasosa. Este CO2, é um subproduto do processo e pode ser vendido separadamente. Peneiras moleculares são usadas para purificar o H2 eliminado da corrente gasosa todos os demais componentes que resultaram das etapas de reação.
Palavras-chave: Hydrogen Production; Exergy; Autothermal Reforming; Cogeneration.
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CON10-0804 - ANÁLISE EXERGÉTICA DE COLETORES SOLARES DE PLACA PLANA. TIPO A, B E C COM DIFERENTES ÁREAS EXTERNAS.
Faria, Lucas Paglioni Pataro¹; Pereira, Elizabeth Marques Duarte²; Huebner, Rudolf^1
1Universidade Federal de Minas Gerais; ²Centro Universitário UNA
Resumo: Nas recentes décadas, novas preocupações como destruição ambiental e escassez de recursos têm aumentado as considerações nas tomadas de decisão. Mas sempre, eficiências e perdas têm sido aspectos importantes. Eficiências baseadas na energia podem ser freqüentemente não intuitivas ou até mesmo conduzir a erros, em parte porque a eficiência energética não necessariamente fornece a medida de quanto próximo o processo aproxima-se do ideal. Também perdas de energia podem ser grandes em quantidade, quando elas são de fato não tão significantes termodinamicamente devido à baixa qualidade ou utilidade da energia que é perdida. A eficiência exergética deve fornecer medidas de aproximação para o ideal, e perdas exergéticas devem fornecer medidas do desvio para idealidade. Conseqüentemente acredita-se que várias ações são necessárias, dentre elas, deve estar claro sobre o que se quer dizer quando discuti-se eficiências termodinâmicas e perdas; e deve-se utilizar medidas de eficiências e perdas baseadas na exergia; O objetivo deste estudo é verificar as eficiências energéticas e exergéticas para 3 coletores solares de placa plana com áreas externas diferentes e classificações diferentes, podendo ser (A, B ou C). Por ultimo, realiza-se uma análise energética e exergética para um chuveiro elétrico comercial, a fim de obter-se uma comparação entre o aquecimento de água pelo sistema solar e pelo sistema elétrico convencional. O modelo de simulação computacional adotado é o Engineering Equation Solver (EES) 1992 - Versão Comercial 6.883 - 3D (09/01/03), apresenta-se também um estudo numérico através de tópicos, adotados pela classificação dos coletores quanto a sua eficiência (A, B, ou C). Espera-se demonstrar a importância de uma análise exergética para analisar a eficiência de um processo ou equipamento.
Palavras-chave: Eficiência; Energia; Exergia; Coletor; Solar.
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CON10-0963 - ANÁLISE TÉRMICA E DO RENDIMENTO GRAVIMÉTRICO EM FORNOS DE PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL
Lima Mota, Rogério Oliveira¹; Mulina, Bruno Henrique Oliveira¹; Alves, Edson Júnior¹; Pessoa Filho, José Silvio¹; Carvalho, Solidônio Rodrigues^1
1Universidade Federal de Uberlândia
Resumo: O processo de produção de carvão vegetal tradicional consiste em carbonizar a madeira a determinadas temperaturas em fornos de alvenaria. Em tais fornos, a produção é baseada no empirismo e experiência prática dos carbonizadores. Todavia, nas últimas décadas inúmeros estudos têm concentrado esforços para se definir metodologias e equipamentos capazes de atuar e controlar as três etapas do processo de produção de carvão vegetal: secagem, pirólise e resfriamento. Assim, neste trabalho propõe realizar a análise térmica e definir o rendimento gravimétrico de fornos retangulares tradicionais de produção de carvão vegetal denominados RAC220. Os resultados obtidos serão comparados a outros oriundos de fornos também retangulares adaptados com recirculadores e queimadores de gases da pirólise da madeira. Nesse sentido, propõe-se neste trabalho instrumentar termicamente fornos de produção de carvão vegetal bem como monitorar o peso da madeira enfornada e carvão vegetal produzido. O objetivo é correlacionar temperatura, rendimento gravimétrico e qualidade do carvão vegetal. Análises imediatas serão realizadas para definir a quantidade de carbono fixo, materiais voláteis e cinzas no carvão. Por meio de tais procedimentos de medição, juntamente com análises estatísticas, pode-se identificar uma importante ferramenta para redução do tempo de produção de carvão, além de contribuir para a minimização perdas e aumento da eficiência térmica do processo de produção.
Palavras-chave: carvão vegetal; análise térmica; análise imediata; instrumentação.
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CON10-1990 - ANÁLISE TERMOECONÔMICA DA USINA TERMOELÉTRICA DE DRAX OPERANDO COM CARVAO MINERAL PULVERIZADO
Silva, Rogério José¹; Silva, Dagoberto Cássio^2
1Universidade Federal de Itajubá; ²Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Resumo: O crescente aumento da demanda de energia elétrica no mundo, aliado às preocupações de ordem ambiental, e a conservação de fontes de energia, vem exigindo atenção para o uso racional de insumos e projetos mais eficientes e ambientalmente menos impactantes. As reservas mundiais de carvão mineral, sua disponibilidade e preço, mantem a sua utilização em larga escala. No caso da geração termoelétrica o carvão mineral ainda é o principal energético utilizado. Assim, há a necessidade de estudos contínuos que visem a melhoria e otimização das unidades de geração, visando aumentar sua eficiência, reduzir o consumo de carvão por kW gerado e por consequencia reduzir também as emissões de CO2. Este trabalho apresenta a análise termoeconômica da Usina Termelétrica Drax, a qual queima carvão mineral pulverizado em suas caldeiras. O complexo de Drax, localizado em Yorshire na Inglaterra, é constituído de 6 unidades gerando cada uma de 660 MWe. A partir das características gerais, do esquema funcional, e do diagrama funcional com agregação de equipamentos, foi realizado um estudo termoeconômico da instalação baseado na Teoria do Custo Exergético. Com a configuração da unidade em função do nível de agregação, esta foi dividida em 17 subsistemas e as propriedades termodinâmicas dos 44 fluxos calculadas, definindo os fluxos que constituem recursos, produtos e resíduos. Através das proposições da Teoria do Custo Exergético foi obtida a matriz de incidência representativa da instalação, e com o uso de equações auxiliares feita a montagem da matriz de incidência expandida. A partir do vetor de valoração externa e com o uso do método de inversão de matrizes, obteve-se os custos exergéticos e custos exergéticos unitários dos fluxos constituintes da Unidade de Drax. Com os valores obtidos foram calculados: os rendimentos energéticos e exergéticos, as irreversibilidades, as frações da irreversibilidade total e os parâmetros exergéticos. Com o vetor de valoração referente aos custos de capital, combustível, operação e manutenção, foram calculados os custos exergoeconômicos dos fluxos da unidade de Drax, para quatro cenários com alteração dos custos do carvão mineral e de financiamento. Com os resultados obtidos pela análise termoeconômica foi possível localizar e quantificar os equipamentos menos eficientes e que merecem maior atenção no projeto de uma nova instalação e na operação de uma unidade de geração termelétrica.
Palavras-chave: Análise Termoeconômica; Exergia; Usinas Termoelétricas; Carvão Mineral.
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CON10-1992 - ANÁLISE TERMOECONÔMICA DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE CIMENTO PORTLAND UTILIZANDO UMA MISTURA DE COMBUSTÍVEIS E O COPROCESSAMENTO DE PNEUS USADOS
Silva, Rogério José¹; Paula, Luiz Gonzaga²; Bernardo, Ana Carla de Souza Masselli^1
1Universidade Federal de Itajubá; ²Universidade do Vale do Sapucaí
Resumo: A indústria de cimento Portland apresenta como característica um elevado consumo de energia térmica no processo de produção de clínquer nos fornos rotativos. Com o propósito de redução deste consumo de energia, novas tecnologias têm sido incorporadas, tais como melhorias nos pré-aquecedores e no números de estágios de preaquecimento, e a introdução de pré-calcinadores com queima secundária de combustível e fornecimento de ar terciário para esta queima. Estas novas tecnologias tem permitido uma significativa redução no consumo de combustíveis e permitido o controle da formação de NOx no processo. Para a geração de calor necessário ao processo geralmente se utiliza uma mistura de: carvão mineral, coque de petróleo nacional, coque de petróleo importado de alto enxofre, e moinha de carvão vegetal, como combustíveis em fornos rotativos de fábricas de cimento. Além disto, o coprocessamento de pneus inservíveis permite a destruição térmica de pneus sem causar danos ao meio ambiente e sem alterar a qualidade do cimento produzido, com menores custos de energia. Assim, o coprocessamento de pneus é uma técnica que se consagrou nas indústrias de cimento por promover simultaneamente a redução de custo na produção devido à redução no consumo dos combustíveis principais, e também, por reduzir o volume destes resíduos que poderiam ser dispostos de forma incorreta no meio ambiente. Este trabalho apresenta uma análise termoeconômica do processo de produção de clínquer para a fabricação de cimento Portland, utilizando uma mistura de combustíveis com a adição de pneus inservíveis. O estudo foi realizado considerando os parâmetros de uma instalação de produção de clínquer. A instalação possui um forno rotativo dotado de pré-aquecedor de ciclones e pré-calcinador com duto de ar terciário, onde 40% do combustível necessário ao processo é queimado no queimador do forno rotativo e 60% no pré-calcinador. Com base nos resultados apresentados são analisadas as eficiências exergéticas dos componentes da instalação e o resultado da análise termoeconômica do processo de produção de clínquer.
Palavras-chave: Indústrias de cimento; Fornos Rotativos; Coprocessamento; Pneus inservíveis; Exergia; Termoeconomia.
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CON10-0279 - ANÁLISES ENERGÉTICA E EXERGÉTICA DE UM MOTOR DIESEL OPERANDO DE FORMA DUAL
Ferreira, Arthur Azevedo¹; Costa, Yoge Jeronimo Ramos da¹; Grilo, Marcelo Bezerra¹; Silva, Bruno Ferreira^1
1UFCG
Resumo: Considerando-se a necessidade do uso dos novos combustíveis de maneira mais racional, novas fontes de energia mais eficientes e menos poluentes que os processos de combustão atuais têm sido procuradas como opção de uso. Entre os combustíveis menos poluentes está o gás natural, cujo consumo tem apresentado um crescimento muito grande nos últimos anos. Mesmo considerando as novas tecnologias do sistema de injeção eletrônica de combustível, o uso do gás natural em motores a diesel está limitado a sistemas de baixa potência. Além disso, devido à complexidade da questão, novos estudos têm sido realizados para melhorar o desempenho do motor quando operando de forma dual (alimentado por uma mistura de diesel e gás natural). Nesse sentido, o objetivo deste trabalho é investigar teórica e experimentalmente as características de desempenho de um motor diesel comercial a ser operado com gás natural e diesel. A unidade experimental (sistema térmico) é composta por um motor diesel acoplado a um gerador elétrico. Esta unidade está equipada com sensores para medir temperatura, vazão de gás natural e de diesel, transdutores de pressão, analisador de gases e sistema de absorção de potência (banco de carga elétrico). Para a análise energética e exergética do motor operando em modo dual, um modelo matemático baseado em conceitos da termodinâmica foi desenvolvido. Os resultados teóricos e experimentais sobre o desempenho do motor serão apresentados e analisados. Neste trabalho, o motor a diesel funciona com potências de 50, 75, 100 e 125 kW e as taxas de substituição de 40%, 60% e 80%.
Palavras-chave: Motor diesel; Motor dual; Emissões; Combustíveis.
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CON10-1519 - APLICAÇÃO DA "METODOLOGIA DE ETIQUETAGEM DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE EDIFICAÇÕES" NO CENTRO ADMINISTRATIVO DE UMA UNIDADE INDUSTRIAL
Silva, Camila Soares Lana da¹; Maciel, Marcela Alvares¹; Lima, Frederico Romagnoli Silveira Lima^1
1Mest. Eng. da Energia - CEFET-MG
Resumo: Neste trabalho apresentam-se os resultados de uma auditoria energética realizada em edificação comercial localizada em Belo Horizonte, mais especificamente em um prédio que funciona como centro administrativo de uma unidade industrial. Em termos metodológicos o trabalho envolve a aplicação dos procedimentos do Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (RTQ). Para tanto, a auditoria energética foi realizada para os três subsistemas da edificação, isto é, envoltória, iluminação e condicionamento de ar. O processo de etiquetagem da edificação envolve o atendimento a pré-requisitos, além do atendimento a indicadores de consumo, seja em termos de envoltória, iluminação ou condicionamento de ar. A etiqueta nacional de conservação de energia de edificações apresenta cinco níveis de desempenho, variando de mais eficiente (nível A) a menos eficiente (nível E). A edificação objeto de estudo apresenta um consumo de energia representativo de cerca de 1% do consumo geral da indústria. A envoltória apresenta-se como um fator determinante no elevado consumo de energia dessa edificação. A especificação técnica dos materiais presentes na edificação não contribui para uma maior eficiência energética. Ou seja, a utilização de elevados percentuais de abertura na fachada, sem a adoção de dispositivos para sombreamento, contribui para a obtenção de indicador de consumo elevado, equivalente a etiqueta nível E. Nesse contexto, nem mesmo a utilização de vidros com baixo fator solar permitiu a obtenção de etiqueta nível D ou superior. O incremento da eficiência energética da envoltória para nível D está condicionado ao sombreamento eficiente das fachadas. No caso do sistema de iluminação, a inexistência de integração entre iluminação natural e artificial, associada à ausência de dispositivos par controle manual de acionamento de iluminação e sensores de desligamento automático limitam a etiqueta do sistema de iluminação a nível D. A avaliação da densidade de potência de iluminação permitiu a classificação da etiqueta do sistema de iluminação em nível D. Apesar do sistema de ar condicionado atender ao coeficiente de performance mínimo requerido para a categoria A, isto é, COP superior a 3,1, o sistema não atende a todos os pré-requisitos, tal como automação. Assim, temos a classificação da etiqueta do sistema de condicionamento de ar em nível B. De acordo com os resultados obtidos, conclui-se que a composição das etiquetas parciais de envoltória, iluminação e ar condicionado da edificação, conforme previsto na classificação da Etiqueta Nacional de Conservação de Energia, confere ao edifício estudado uma etiqueta nível E.
Palavras-chave: Auditoria Energética; Eficiciência Energética; Edificações; Etiquetagem.
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CON10-0240 - APLICAÇÃO DE REDES NEURAIS NA DETERMINAÇÃO DOS PARAMETROS DE UM CICLO BRAYTON.
Batista Neto, José Antonio¹; Garcia, Castejon Ezio¹; Saboya, Sergio Mourão^1
1Instituto Tecnológico de Aeronáutica
Resumo: Este trabalho tem como finalidade apresentar um roteiro de calculo para dimensionamento de um ciclo Brayton, aberto, irreversivel, utilizando-se de arquivos em MATLAB com redes neurais artificiais. A metodologia consiste em se criar um modelo cujo Meio Ambiente a Planta está inserida , (tanto quanto o Modelo,) e obter, através de inputs, respostas de tal forma a simular parametros para a Planta ( Turbina ).
Palavras-chave: ciclo Brayton; redes neurais; turbina a gás.
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CON10-1945 - AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BROCAS HELICOIDAIS DE AÇO RÁPIDO AISI M2 EM DIFERENTES PARÂMETROS DE NITRETAÇÃO A PLASMA
Kieckow, Flávio¹; Rost, Betine²; Silva, Luis Fernando^3
1Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões, (URI); ²Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT); ³URI
Resumo: As falhas causadas por desgaste são uma constante preocupação em operações de furação por usinagem. A perda do fio de corte, o aumento da potência de usinagem e as paradas na produção para afiar ou substituir a ferramenta representam um problema para o processo . Neste trabalho se desenvolve um estudo aplicado da nitretação a plasma em brocas helicoidais de aço rápido AISI M2 com o objetivo melhorar o seu desempenho em operações de furação em ferro fundido cinzento. Assim, pretende-se avaliar o desempenho em função de diferentes parâmetros de processo na nitretação.
Palavras-chave: aço rápido AISI M2; Nitretação a plasma; Desgaste.
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CON10-2310 - AVALIAÇÃO TERMOECONÔMICA DA PROPOSTA DE INTEGRAÇÃO DE UM SISTEMA PARA GASEIFICAÇÃO DA BIOMASSA EM UMA USINA SUCROALCOOLEIRA
Passolongo, Rodnei¹; Luz, Thiago Pagoto Alves¹; Bonan, Lucas Fernando Biazotti¹; Ramos, Ricardo Alan Verdú^1
1UNESP - Campus de Ilha Solteira
Resumo: Neste trabalho é analisado sob o ponto de vista termoeconômico o desempenho de diferentes configurações de uma planta de cogeração de uma usina sucroalcooleira da região oeste paulista, através da integração de sistemas de gaseificação da palha, do bagaço e da vinhaça. Primeiramente é realizado um estudo do aproveitamento da palha para produção de energia, através da gaseificação para produção de gás de síntese, o qual por sua vez é utilizado como combustível numa turbina a gás. Depois é estudado o aproveitamento da vinhaça, a qual é um subproduto da fabricação do álcool, gerado em grande quantidade, para geração de biogás através do processo de biodigestão, o qual pode ser aproveitado numa turbina a gás para produção de potência elétrica. E, por fim, é estudada a integração de um sistema para gaseificação do bagaço de cana, a fim de se conhecer as vantagens deste processo. Assim, é apresentada uma análise comparativa entre seis casos, sendo que o primeiro caso é um caso base que considera a planta atual de vapor da usina e os outros casos consideram a gaseificação da palha da cana, da vinhaça e do bagaço, separadamente, e a integração destes sistemas, considerando a gaseificação da palha e da vinhaça num caso, e a última planta, que considera a gaseificação de toda a biomassa. Os resultados mostram que a gaseificação da biomassa possibilita um aumento significativo na geração de energia elétrica da planta em alguns casos, com conseqüente viabilidade para implantação.
Palavras-chave: Usina sucroalcooleira; Cogeração; Gaseificação; Termoeconomia.
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CON10-2212 - BALANÇO DE ENERGIA NA PRODUÇÃO DE AVIÁRIOS COM GERAÇÃO DE ELETRICIDADE POR GASEIFICAÇÃO DE CAMA DE FRANGO PELETIZADA
Alencar, Diego Raphael Cambraia de¹; Nietzke, Guilherme¹; Veras, Carlos Alberto Gurgel^1
1Universidade de Brasília
Resumo: O presente projeto apresenta a utilização da cama de frango, resíduo produzido ao longo do manejo da criação de frangos destinados ao abate, em um sistema de gaseificação. Esta atividade visa substituir a aplicação da cama de frango, como fertilizante ou ração animal, pela geração de energia elétrica por meio da gaseificação. Descreve-se o sistema de produção de pellets de cama de frango, e definem-se alguns parâmetros de avaliação da qualidade do combustível após densificação. O combustível desenvolvido foi empregado numa planta de gaseificação com reator do tipo co-corrente estratificado. O gás de síntese produzido foi introduzido num motor diesel operando no modo duplo-combustível com débito limitado. Este estudo preliminar comprova a viabilidade econômica do emprego de cama de frango na geração local (distribuída) de eletricidade.
Palavras-chave: gaseificação de biomassa; cama de frango; geração distribuída.
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CON10-0380 - CICLO DE ROTINAS PARA MELHORIA DE SISTEMAS E PROCESSOS DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICAS APLICADO NA REGIÃO NORTE DO BRASIL
Santos, Eraldo Cruz¹; Nascimento, Marco Antônio Rosa^1
1Universidade Federal de Itajubá
Resumo: O presente trabalho mostra o desenvolvimento de uma metodologia de gestão chamada de "Ciclo de rotinas para melhoria dos sistemas e processos de geração de Energia Elétrica", ou simplesmente, ciclo, cujo desenvolvimento foi motivado pela necessidade de identificar os pontos críticos existentes no sistema de geração de energia elétrica e aumentar a confiabilidade operacional das unidades de geração e, conseqüentemente, reduzir os custos globais de operação e manutenção. O Ciclo tem como objetivo o desenvolvimento e a implantação de uma sistemática de planejamento das atividades de manutenção, supervisão e diagnóstico dos grupos geradores de usinas termelétricas diesel, onde são usadas algumas ferramentas de inteligência artificial, como lógica Fuzzy, algoritmos genéticos e redes neurais, com o objetivo de realizar o diagnóstico e os prognósticos, que irá propiciar o controle, a supervisão e a melhoria das condições de operação das usinas termoelétricas a diesel do sistema isolado, de responsabilidade da concessionária do Estado do Pará, no norte do Brasil, no período de 2002 a 2008, neste estudo serão descritas as tarefas e as atividades desenvolvidas para identificação dos pontos mais críticos das usinas e a sugestão de ações mitigadoras.
Palavras-chave: Geração de energia; Manutenção e operação; Pontos críticos; Inteligência Artificial; Gerenciamento de sistemas.
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CON10-0881 - CONSIDERAÇÕES SOBRE A FORMAÇÃO DE NOX NA COMBUSTÃO
Martins, Cristiane Aparecida¹; Ferreira, Marco Aurélio^2
1Instituto Tecnológico de Aeronáutica; ²Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
Resumo: As cinco principais espécies de poluentes atmosféricos emitidos por fontes de combustão são monóxido de carbono, compostos orgânicos (hidrocarbonetos não queimados ou apenas parcialmente queimados), particulados, óxidos sulfurosos e óxidos nitrogenados. As três primeiras espécies são vinculadas ao processo de combustão. Contrariamente aos óxidos sulfurosos e os nitrogenados cujas formações não fazem parte do processo embora ambos ocorram em ambiente permeado por reações de combustão, significando influência direta dos parâmetros químicos e físicos relacionados a combustão. Este trabalho tem como objetivo uma revisão na literatura de resultados da emissão de NOx correlacionada a taxa de estiramento, temperatura, tempo de residência, taxa de mistura, Reynolds. Ressalte-se que nem sempre é possível separar completamente os efeitos de alguns parâmetros. Por exemplo, aumentando-se a velocidade do jato de combustível existirá variação do número de Reynolds, número de Damkohler e características de radiação (simultaneamente).
Palavras-chave: NOx; combustão.
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CON10-2133 - DEFINIÇÃO DO CENÁRIO BASE E A ANÁLISE DA EMISSÃO DE CH4 EM FORNOS DESTINADOS À PRODUÇÃO DE CARVÃO VEGETAL
Maia, Ivana Marcia Oliveira¹; Carvalho, Solidonio Rodrigues²; Figueira Junior, Edson Alves²; Oliveira, Rogério Lima Mota de^2
1Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia; ²Universidade Federal de Uberlândia
Resumo: O Protocolo de Quioto, determina que os países reduzam suas emissões de gases de efeito estufa (GEE) em 5,2%, em média, entre 2008 e 2012. Como forma de não comprometer a economia dos países signatários do acordo, foi estabelecido que parte desta redução poderia ser feita a partir de Mecanismos de Desenvolvimento Limpo (MDL), por meio de negociações com a ONU. Os mecanismos MDL envolvem a compra, pelos países desenvolvidos, de certificados de redução de emissões de carbono (créditos de carbono) dos países em desenvolvimento (que não têm metas de redução de emissões .O Brasil encontra-se entre os signatários do Protocolo de Quioto, sendo também considerado como o maior produtor de carvão vegetal do mundo. Essa atividade tem como característica a poluição do ar gerada pela fumaça dos fornos usados para fabricar o produto. Uma das ferramentas básicas para avaliar esse processo de redução de emissões é o cenário base . Que é uma representação das emissões antrópicas de gases de efeito estufa por fontes que ocorreriam na ausência da atividade de redução proposta por MDL, incluindo as emissões de todos os gases, setores e categorias de fontes listados no protocolo. Este artigo descreve um estudo que visa estimar a emissão de metano durante o processo de produção de carvão vegetal para definir o cenário base de uma Unidade de Produção de Carvão (UPC) A partir do cenário base, estudos estão sendo realizados para maximizar a produção e minimizar a emissão de GEE com recursos oriundos da parceria FEMEC-UFU/Votorantim Siderurgia e projetos de pesquisa vinculados ao CNPq. Assim,a metodologia a ser proposta deve tornar possível estimar a quantidade de metano emitida no processo de carbonização, usando o rendimento gravimétrico como variável de controle e curvas de regressão propondo uma metodologia para aplicação em fornos de grande porte.
Palavras-chave: MDL; baseline; sustentabilidade; carvão vegetal.
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CON10-2048 - DESENVOLVIMENTO DE SISTEMA PARA ANÁLISE DE TERMOGRAMAS VISANDO DETECTAR FALHAS UTILIZANDO PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS
Ribeiro, Alyson Bezerra Nogueira¹; Rebouças Filho, Pedro Pedrosa²; Cavalcante, Tarique da Silveira²; Silva, César Sipelli^3
1Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará; ²Universidade Federal do Ceará; ³Insttituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará
Resumo: A Termografia possibilita a visualização do espectro infravermelho para análise de imagens térmicas, as quais são termogramas que permitem a observação direta da distribuição de calor dos corpos. Essa técnica de inspeção, através da decomposição cromática do espectro infravermelho da temperatura irradiada pelo objeto, mede a distribuição da temperatura superficial deste. O objetivo de realizar essa inspeção é detectar e diagnosticar acréscimos de temperatura em componentes elétricos e, consequentemente, diminuir a interrupção de tarefas da empresa. A utilização da termografia é bastante comum em diversos setores industriais. É possível empregá-la na manutenção preditiva através de inspeção de quadros elétricos, subestação, central de ar condicionado e entre outros. Dentre as principais vantagens da utilização dessa técnica encontra-se a redução da manutenção corretiva, diminuição do custo de manutenção e baixo consumo de energia elétrica. Outras vantagens são a realização de medições sem contato físico com o objeto, verificação de equipamentos em pleno funcionamento e inspeção de grandes superfícies em pouco tempo. Neste sentido, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um programa open-source para plataforma Windows capaz de analisar termogramas captados por câmeras infravermelhas e realizar diagnósticos destes baseados na variação das tonalidades de cores do sistema RGB. Testes com base na norma NBR 5410 foram realizados com o intuito comprovar a veracidade do diagnóstico realizado pelo sistema desenvolvido utilizando-se termogramas capturados por uma câmera infravermelha. A ferramenta computacional desenvolvida mostrou-se precisa e revelou-se uma forma eficiente de inspecionar equipamentos industriais.
Palavras-chave: Processamento Digital de Imagens; termogramas; infravermelho; Manutenção Preditiva.
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CON10-0657 - DESENVOLVIMENTO DE UMA PLANTA DE AQUECEDOR SOLAR UTILIZANDO MATERIAIS CONVENCIONAIS E DE BAIXO CUSTO
Castro,, Carlos Alberto Carvalho¹; Dias, André Luiz Rocha^1
1CEFET-MG
Resumo: Muitos aspectos de nosso dia-a-dia envolvem o uso de energia: transporte, abastecimento de água, seu aquecimento, dentre outros. Muitos imóveis estão aderindo medidas com o objetivo de se tornarem ambientalmente corretos. O aquecedor solar de água surge como uma oportunidade de alcançar isto, devido a sua sustentabilidade.Este trabalho tem por finalidade projetar e construir uma planta de aquecimento solar utilizando conceitos de fabricação e de materiais convencionais e de baixo custo, objetivando as camadas mais carentes.
Palavras-chave: Aquecimento solar; projeto; baixo custo; energia.
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CON10-1544 - DETERMINAÇÃO DE PROPRIEDADES TERMOFISICAS DA POLPA DE ACEROLA: APLICAÇÃO DO MÉTODO FLASH
Silva, Mirtes Aparecida da Conceição¹; Silva, Zaqueu Ernesto da¹; Oliveira, Edilma Pereira¹; Oliveira, Andrea Samara Santos¹; Silva, Cristiane Kelly Ferreira da^1
1Universidade Federal da Paraíba
Resumo: O desenvolvimento e utilização de técnicas experimentais para a determinação de propriedades termofísicas, tem interessado a muitos pesquisadores devido a sua larga aplicação em problemas de engenharia. O objetivo deste trabalho é apresentar o uso do método FLASH n a determinação da difusividade térmica e no calculo da condutividade térmica em polpas de acerola. O procedimento experimental foi realizado em um aparelho micro-flash, modelo LFA 457 da Netzch e a modelagem matemática foi desenvolvida para liquidos entre placas metálicas. Uma amostra liquida foi submetida ao procedimento e mediu-se a evolução da temperatura sobre a face frontal, a fim de se obter o valor da difusividade térmica da mesma.
Palavras-chave: difusividade térmica; condutividade térmica; método FLASH; Polpa de acerola.
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CON10-1582 - DETERMINAÇÃO DO COP EM TEMPO REAL UTILIZANDO SISTEMA MICROPROCESSADO
FERREIRA, Vitor Pinheiro¹; ALVES, Lourenço Gobira^2
1UFRB- Universaidade federal do Recôncavo; ²SENAI CIMATEC
Resumo: Os métodos para gestão da manutenção sofreram sensível evolução com o passar dos anos, e a contratação por performance surge como uma valiosa alternativa na melhoria dos serviços prestados pelas empresas mantenedoras do setor de refrigeração e condicionamento de ar. Para tal os parâmetros termodinâmicos como COP e o EER surgem como ferramentas a serem utilizadas para quantificar a eficiência energética de um ciclo frigorífico, servindo de indicadores para contratos por performance. O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema microprocessado para controle operacional de um sistema frigorífico e a determinação do seu COP em tempo real. O sistema criado utiliza apenas cinco transdutores para indicação do COP, sendo dois transdutores de pressão e três de temperatura, além de um sensor térmico adicional para controle da temperatura interna do ambiente refrigerado. O sistema implementado através de PLC (Programable Logical Controller) foi testado avaliando a evolução do COP através da variação das condições operacionais do ciclo como variação das temperaturas de vaporização e condensação.
Palavras-chave: Refrigeração; COP; Contratação por performance.
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CON10-1249 - DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DO EFEITO DA INJEÇÃO DE AR SECUNDÁRIO NO PROCESSO DE COMBUSTÃO DE CARVÃO EM LEITO FLUIDIZADO CIRCULANTE
Pécora, Araí Augusta Bernárdez¹; Morita, Eugênio de Souza^1
1Universidade Estadual de Campinas - Faculdade de Engenharia Mecânica
Resumo: A tecnologia de combustão aplicada a leito fluidizado circulante permite controlar as emissões de gases nocivos ao meio ambiente, entre eles o NOx e SO2. Uma das vantagens de combustores com leito fluidizado circulante reside na possibilidade de adição de ar secundário, fator importante na redução das emissões de NOx e SO2 em função de proporcionar maior disponibilidade de oxigênio na região onde predomina a combustão de voláteis. Este trabalho visa estudar a influência da injeção de ar secundário sobre o processo de combustão de carvão na presença de calcário do tipo dolomítico em leito fluidizado circulante (LFC). Foram determinadas as emissões de NOx, SO2, CO e O2 além dos perfis de temperatura e de pressão estática ao longo do circuito principal do LFC. Areia quartzosa com diâmetro médio de 312 µm foi utilizada como material inerte. O sistema experimental é composto por uma coluna principal de 0,102 m de diâmetro e 4 m de altura, ciclone, válvula de amostragem, coluna de retorno de sólidos e válvula de recirculação de sólidos tipo L. Testes foram realizados para razões entre a vazão de ar secundário e de ar total (AS/AT) de 0, 16 e 27 %, mantendo-se o excesso de ar em torno de 30 % e a relação molar Ca/S igual a 1. Os gases de combustão foram medidos de forma contínua, em regime permanente, pelo método baseado no princípio de detecção por infravermelho não dispersivo e analisador portador de célula eletroquímica. A temperatura na coluna principal, em regime permanente, oscilou entre 800 e 850 °C. A partir dos resultados obtidos foi possível observar que a adição de ar secundário provocou a redução nas emissões de NOx e de CO, sendo que as variações para NOx foram maiores. O perfil de temperaturas apresentou maior uniformidade com a adição de ar secundário e a análise do perfil de pressão indicou a presença de maior concentração de sólidos na base do reator.
Palavras-chave: Combustão; Carvão mineral; Calcário dolomítico; Leito fluidizado circulante; Emissões.
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CON10-1118 - EFICIÊNCIA VOLUMÉTRICA EM MOTOR MONOCILÍNDRICO DE COMBUSTÃO INTERNA A GASOLINA
Ribeiro, Sérgio Yuri¹; Silva, José Antônio da¹; Moura, Marcelo^1
1Universidade Federal de São João del Rei
Resumo: Em motores de combustão interna procura-se melhorar a eficiência, buscando-se melhores potências com menor consumo de combustível. Assim, torna-se importante estudar e compreender melhor os parâmetros que mais influenciam na eficiência do motor a combustão interna a quatro tempos. Um importante parâmetro que caracteriza um motor de combustão interna é a eficiência volumétrica. A melhor condição operacional é obtida pela eficiência volumétrica otimizada que é conseqüência direta da quantidade de combustível e potência produzida entre outros parâmetros. Neste trabalho busca-se compreender melhor que fatores influenciam na eficiência volumétrica. Além de estudar, analisar e comparar propostas de modelos matemáticos que buscam prever a eficiência volumétrica utiliza-se recursos da modelagem computacional para simular os resultados com a variação de alguns desses parâmetros. Com esses resultados podem-se realizar comparações com os dados obtidos experimentalmente e verificar o desvio encontrado entre o modelo e os resultados ensaiados. Com o estudo realizado conseguiu-se avaliar quanto cada fator pode influenciar na eficiência volumétrica que repercute diretamente no desempenho do motor.
Palavras-chave: eficiência volumétrica; motor a combustão interna; simulação.
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CON10-0266 - ESTUDO DA REABILITAÇÃO, MODERNIZAÇÃO E FUTURA REPOTENCIAÇÃO DAS UGS #1 E #2 DA UHE ILHA SOLTEIRA
Roussille, Andréia Vieira¹; Uemori, Mauro²; Garcia, Marcus Valério Rocha¹; Carvalho, José Antonio^1
1ETEP Faculdades; ²ALSTOM
Resumo: Nos dias atuais existe uma grande preocupação dos órgãos governamentais em manter a confiabilidade do sistema brasileiro de geração de energia elétrica, devido ao fato de 77% desta energia ser advinda de usinas hidrelétricas, das quais 50% possuem mais de vinte anos de operação, sendo que a vida útil média de uma hidrelétrica é de trinta anos. A prática de aumentar a capacidade de geração de uma usina através da modernização é economicamente viável para a maioria dos casos, pois não causa impactos ecológicos ao meio ambiente e requer tempo de implantação bem menor que o de construção de novas usinas. Como estudo de caso, este trabalho demonstra a reabilitação dos geradores #1 e #2 da UHE Ilha Solteira, que desde o início de sua operação, em 1973, os geradores apresentavam níveis de vibração elevados, que causaram dentre outros problemas, desgaste da proteção corona das barras, acarretando descargas parciais e danificando os enrolamentos. Ao longo do tempo, a Companhia de Energia de São Paulo (CESP) fez várias tentativas para minimizar a vibração, mas os resultados obtidos não foram significativos e então, em 2002, optou-se por reformar os geradores e prepará-los para uma futura repotenciação. Para o desenvolvimento do projeto, foi realizado o levantamento dos parâmetros do gerador através de medições e ensaios na obra. Também foi simulada a operação do gerador em software de simulação apropriado, sendo que os dados obtidos foram confrontados com aqueles medidos em ensaios reais. Uma vez que estes estavam alinhados, foram analisadas as causas das vibrações (efeitos eletromagnéticos e mecânicos) e em seguida estudou-se o edital para garantir que o projeto proposto atendia as solicitações do cliente. A reforma diminuiu em 40% a vibração, resultando em geradores preparados para uma repotenciação do sistema em 20%. Além disso, observou-se que os limites de reatância e temperatura atenderam à solicitação do cliente, resultando em um aumento de vida útil estimado em 40 anos.
Palavras-chave: Reabilitação; Repotenciação; Modernização; Gerador; Hidrelétrica.
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CON10-2004 - ESTUDO DO CALOR DE FORMAÇÃO NAS ETAPAS DE PRODUÇÃO DO CIMENTO PORTLAND COM MINERALIZADORES
Bernardo, Ana Carla de Souza Masselli¹; Silva, Rogério José^1
1Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI
Resumo: O clínquer que é o principal composto do cimento Portland é resultado da mistura de matérias-primas como calcário, areia, argila e óxidos de ferro e alumínio que numa proporção adequada formam os compostos C3A, C4AF, C2S e C3S. Atualmente, como substitutos parciais de tais matérias-primas são empregados resíduos industriais cuja composição química é similar. Para que determinadas reações ocorram, a temperatura deve ser elevada. Na produção de clínquer as matérias-primas que vão formá-lo entram no processo a temperatura inicial de 60°C ou ambiente, e alcançam no final, temperaturas de aproximadamente 1450°C. Devido à temperatura elevada, os combustíveis são criteriosamente selecionados, sendo os mais comuns o coque de petróleo, o carvão mineral e a moinha vegetal. Determinados resíduos com poder calorífico superior a 2800 kJ/kg são empregados ao processo no intuito de reduzir o consumo de combustíveis de fontes não renováveis e também para a diminuição do custo de produção. A técnica que permite a introdução de resíduos como substitutos parciais de matérias-primas ou combustíveis é conhecida como co-processamento. Estudos da década de 90 revelam que determinadas substâncias ou elementos químicos podem apresentar a características mineralizadoras, isto é, tais substâncias são capazes de acelerar as reações, possibilitando a redução no consumo de combustíveis e permitindo que combustíveis de poder calorífico menor possam ser empregados ao processo sem prejuízos à qualidade do produto final. O mineralizador se torna mais vantajoso quando este se encontra na composição de resíduos. O uso de resíduos na produção de cimento Portland é uma realidade em diversos países e sua utilização é uma das alternativas ambientalmente corretas recomendadas por órgãos ambientais. Entretanto, seu emprego deve ser realizado com cautela, pois muitos dos resíduos gerados são constituídos de elementos químicos variados, dentre eles os metais pesados que são uma preocupação tanto de ordem operacional quanto ambiental. Para controlar os limites de emissões, órgãos ambientais criaram resoluções onde os setores industriais, de acordo com sua atividade são obrigados a trabalhar dentro de um limite estipulado para cada poluente. Devido ao processo de produção do cimento Portland ser complexo, determinadas reações só ocorrem em determinadas temperaturas, implicando num consumo específico de calor diferente para cada processo empregado, isto é, além da introdução de matérias-primas, combustíveis e resíduos como substitutos parciais, o tipo de instalação interfere no consumo energia requerida ao processo. Após uma otimização do processo, neste trabalho foi analisado o calor de formação em cada etapa de produção do cimento Portland quando este é produzido com e sem mineralizadores.
Palavras-chave: Calor de Formação; Cimento Portland; Mineralizadores; Resíduos Industriais.
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CON10-1635 - ESTUDO DO MECANISMO DE DIFUSÃO NA AVALIAÇÃO DA ESTRUTURA MORFOLOGICA DA DOLOMITA NO PROCESSO DE SORÇÃO DE SO2
Mortari, Daniela Andresa¹; Crnkovic, Paula Manoel¹; Ávila, Ivonete¹; Milioli, Fernando Eduardo¹; dos Santos, Antonio Moreira^1
1Universidade de São Paulo
Resumo: A utilização racional de carvões minerais misturados ou não com biomassa pode ser uma alternativa para suprir as necessidades da crescente demanda energética, pois segundo o ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) o Brasil possui reservas de aproximadamente 31 bilhões de toneladas de carvão mineral. Porém, a combustão de carvões brasileiros desperta consideráveis preocupações ambientais, principalmente por possuírem altos índices de cinza e enxofre. A combustão destes carvões em plantas convencionais é problemática devido à geração e emissão de SO2 para a atmosfera. Estudos direcionados para aumentar a conversão do material reagente de modo a diminuir o impacto ambiental e utilização de matéria prima são de grande importância, principalmente tratando-se de alternativas sustentáveis para o setor energético. O estudo de calcários como sorventes de SO2 tem sido objeto de muitas pesquisas, pois além de ser eficiente neste processo, apresenta um baixo custo. A disposição de sua estrutura física tem grande influência na conversão do processo gás-sólido CaO-SO2 . Uma vez que cada tipo de calcário possui características físico-químicas diferentes, o mecanismo de difusão que está envolvido no processo de sorção dos gases, ocorre de diferentes maneiras para cada calcário. O objetivo deste trabalho é empregar um planejamento experimental para a reação de sorção de SO2 por calcário usando termogravimetria e assim, avaliar as condições ótimas do processo. Para os testes termogravimétricos, foi utilizado um calcário dolomítico e concentração de SO2 em 20% de modo a conferir condições diferenciais. O planejamento experimental proposto foi um fatorial 22 em estrela com adição de pontos centrais, as variáveis estudadas foram temperatura (entre 780 e 920oC) e a granulometria (de 385µm a 775 µm), com cinco repetições do ponto central. A estrutura física do calcário natural e calcinado foi analisada em porosímetros de mercúrio e nitrogênio, para isto as amostras foram previamente preparadas em mufla de modo a se obter uma quantidade em torno de 1000mg. As condições de preparação da amostra foram as mesmas daquelas feitas na balança termogravimétrica, isto é, granulometria, atmosfera de ar sintético, temperatura e tempo de reação. Com os resultados obtidos pelo planejamento experimental, distribuição de poros e área superficial BET, conclui-se que o espalhamento dos valores de conversão do ponto central pode estar relacionado com a heterogeneidade da estrutura física do calcário - ressaltando tamanho, formato dos poros e granulometria das partículas - uma vez que estas características influenciam no mecanismo de difusão do gás reagente para o interior do sólido.
Palavras-chave: estrutura porosa; SO2; difusão; termogravimetria.
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CON10-0803 - ESTUDO ENERGÉTICO E EXERGÉTICO DE UM CHILLER DE ABSORÇÃO DE 10TR INTEGRADO A UM SISTEMA DE COGERAÇÃO
Ochoa, Alvaro A.¹; Dutra, Jose C.¹; Henríquez, Jorge R.^1
1Universidade Federal de Pernambuco
Resumo: Este trabalho tem como finalidade o estudo teórico sobre o funcionamento de um chiller de absorção (LiBr-água) de simples efeito, com capacidade de 10TR, acionado por água quente e tendo como fonte de calor os gases de exaustão de uma micro-turbina a gás natural de 30kW de potência, localizado no laboratório Cogencasa da Universidade Federal de Pernambuco. Foi desenvolvida uma metodologia computacional na plataforma EES-32, para avaliar a influência dos principais parâmetros de operação do sistema sobre a capacidade de resfriamento e o COP. A modelagem termodinâmica baseia-se nos princípios de conservação de energia, massa e das espécies, além de correlações de transmissão de calor, sendo conformado por uma serie de funções para a determinação das propriedades termodinâmicas (entalpia e entropia da mistura H2O-BrLi) e coeficientes dos trocadores de calor. Para a análise exergética foi calculada a Exergia total dos fluidos de trabalho levando em consideração as parcelas físicas e químicas. O modelo matemático adota uma forma semi-empírica, já que os parâmetros característicos dos componentes do chiller são fornecidos pelo fabricante. Para o sistema de cogeração a maior irreversibilidade foi encontrada na microturbina com 52,88 kW e a menor no chiller de absorção com 1,784 kW. Através da variação da temperatura de entrada da água quente e temperatura de saída da água gelada, pode-se determinar o COP do sistema baseado na primeira e segunda lei, obtendo-se os valores máximos de 0,74056 e 0,2409 respectivamente. Finalmente foi determinada a eficiência energética e exergética global de cogeração, com valores de 49,61% e 26,23% respectivamente.
Palavras-chave: Chiller de absorção; Cogeração; Brometo de Lítio.
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CON10-0845 - ESTUDO TEÓRICO DA CARACTERIZAÇÃO DO CARVÃO ATIVADO PARA ADSORÇÃO DE GÁS NATURAL
Andrade, Cícero Herbert Teixeira Andrade¹; Vieira, Herbert Melo¹; Amorim, Joselma Araújo de¹; Silva, Márcio Gomes da²; Gurgel, José Maurício A. M.^1
1Universidade Federal da Paraíba - UFPB; ²Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Paraíba - IFPB
Resumo: A adsorção é um fenômeno que ocorre quando uma superfície sólida é exposta a um fluido. Muitas vezes, o processo de adsorção é um método escolhido para separação de gases industriais, devido ao baixo custo operacional e alta eficiência, quando se utiliza o carvão ativado como adsorvente - parte sólida. A aplicação de adsorção em carvão ativado é ampla, podendo ser encontrado em diversos processos industriais, tais como: purificação, separação e armazenamento de gases, processamento de alimentos, bebidas, produtos químicos, farmacêuticos etc. Os carvões ativados são extremamente complexos quanto ao tamanho e forma de sua porosidade. Há diversas técnicas padronizadas na American Society for Testing Materials - ASTM para caracterização de carvão ativado, dentre elas, tem o microscópios eletrônicos de varredura, calorimetria de imersão e de pequenos ângulos de dispersão de raios - X e nêutrons, porém são de custos elevados e demorados, muitas vezes as informações obtidas nestes métodos não são de muita importância ou imprecisas para uma aplicação específica do adsorvente. Por isso, este trabalho investiga os principais métodos para a caracterização do carvão ativado utilizados em processos de adsorção de gás natural, experimental, dando ênfase nas informações mais relevantes, tais como, isoterma de adsorção e porosidade.
Palavras-chave: carvão ativado; posoridade; isoterma de adsorção.
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CON10-1165 - ESTUDO TEÓRICO E EXPERIMENTAL DE UM CPL PARA APLICAÇÃO INDUSTRIAL E AEROESPACIAL
Santos, Paulo Henrique Dias dos¹; Galante, Renan Manozzo¹; Pelizza, Pablo Rodrigo¹; Berti, Lucas Freitas¹; Bazzo, Edson^1
1Universidade Federal de Santa Catarina
Resumo: Os sistemas de bombeamento capilar vêm sendo cada vez mais empregados como trocadores de calor em várias aplicações industriais e areoespacias devido a sua eficiência térmica. Neste trabalho são expostos resultados experimentais e teóricos de um CPL (Capillary Pumped Loop) que utiliza um elemento poroso cerâmico (80% de mulita e 20% de alumina) como estrutura capilar. Este material cerâmico apresenta melhor usinabilidade e é de mais fácil montagem em relação a elementos porosos metálicos. O elemento poroso possui raio de poro de 1 a 3 µm, permeabilidade de 35E-15 m² e apresenta 10 mm de diâmetro e 30 mm de comprimento. O fluido de trabalho é água deionizada. Foi realizada uma série de testes experimentais para avaliação do comportamento térmico do CPL. Potências de 5 a 20 W foram aplicadas ao evaporador capilar para cada ciclo de teste. Através dos resultados, é apresentada uma análise da temperatura de operação do CPL com relação à temperatura do reservatório (40°C, 50°C e 60°C) e à inclinação do CPL (posições horizontal, condensador acima do evaporador a 10° e 90° e evaporador acima do condensador a 10° e 90°). Os melhores resultados foram obtidos para a configuração na qual a temperatura do reservatório foi controlada a 60°C. O condensador foi refrigerado através de convecção forçada tendo o ar como fluido de trabalho. É apresentada também uma análise teórica de perda de carga no sistema, levando em consideração os estados monofásico e bifásico do fluido de trabalho.
Palavras-chave: CPL; Água; Elemento Poroso Cerâmico.
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CON10-1726 - EVALUATION OF THE INFLUENCE OF THE SOOT DEPOSITION ON THERMOCOUPLE MEASURES IN COMBUSTION EXPERIMENT
SANTOS, A.A.B.^1
1SENAI CIMATEC
Resumo: Soot formation in industrial combustion systems constitutes an important theme of the engineering interest. The presence of the soot in the flame increases the transfer of the heat from the combustion gases by thermal radiation, yet it may constitute an environmental problem when is emitted in the atmosphere. This work evaluates the influence of the soot deposition in the thermocouple's measures in an acetylene diffusion flame, produced in a burner with parallel coaxial oxidizer flow that has problems of accurating the temperatures measures with thermocouple. The evaluation about the date explains the influence of the soot deposition in the measures of temperatures and how these errors influence the analysis of physical phenomenon.
Palavras-chave: Soot Deposition; temperature measurement; thermocouple.
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CON10-1554 - HORNO SEMICONTINUO PARA COCCION DE CERAMICA
Piraban, Luis Alejandro¹; Sierra, Fabio Emiro²; Vargas, Javier Alejandro^2
1Universidad Nacional; ²Universidad Nacional de Colombia
Resumo: La cerámica artesanal antes del curado de la misma requiere un proceso inicial de secado, para luego cumplir una curva ascendente hasta alcanzar la temperatura de curado, y por último tener un enfriamiento controlado . Dicho proceso en un horno periódico comienza con un secado al aire, luego se procede a cargar el horno, una vez cargado el equipo se calienta cumpliendo con una curva ascendente hasta una temperatura máxima entre los 700 y 900ºC, luego se deja enfriar hasta que las piezas se puedan extraer. Teniendo en cuenta los tres procesos requeridos de la arcilla, se diseño un prototipo de horno a gas, bajo un manejo eficiente de la energía. El horno es de forma cilíndrica con una pared exterior fija y cuatro divisiones interiores giratorias, con lo cual se configuran cuatro cámaras de un cuarto de cilindro cada una. El equipo fue dispuesto para funcionar por etapas, continuamente, cada una de estas etapas se efectúa en una cámara diferente de forma simultánea, con lo cual se obtienen cuatro cámaras diferentes, secado, cocción, enfriamiento, carga y descarga. Una vez culminado el proceso en cada cámara, pasa a la etapa siguiente, gracias a la rotación del horno, de esta forma se completa el ciclo de curado de la arcilla. Adicional a esto el horno reutiliza la energía residual de los gases de combustión, en los procesos simultáneos. La única cámara con aporte de combustible es la de cocción, donde los gases residuales de esta pasan a la cámara de enfriamiento, para luego pasar a la cámara de secado y por ultimo salir por la chimenea. El efecto de los gases residuales en la cámara de enfriamiento es generar un enfriamiento controlado y sobre el secado se genera un ahorro de combustible alcanzándose hasta 200ºC por recirculación. El ahorro energético se genera, ya que una vez encendido y caliente el horno los ciclos siguientes consumen menos combustible, justificados principalmente por la aportación de energía por radiación que hacen paredes ya calientes, sobre cámaras a una temperatura inferior a estas. En la cámara de cocción las paredes calientes por radiación llevan las piezas recién secas desde una temperatura de 200º hasta 400ºC, sin el aporte externo de combustible. Esto significa que, solo se necesita suministrarle combustible para llevarlo desde 400º C hasta 900ºC.. Para cuatro ciclos consecutivos, comenzando con el horno frío se consigue un ahorro del 60% entre el primer y cuarto ciclo. Frente a los hornos periódicos artesanales los resultados obtenidos arrojan un ahorro de combustible cercano al 40%. La utilización de propano frente al carbón junto con un manejo eficiente del mismo reduciría el impacto ambiental y los efectos por calentamiento global generados por la producción de artesanias.
Palavras-chave: Periodico; semicontinuo; Radicion; Recirculacion de gases; ciclos.
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CON10-1096 - INTEGRAÇÃO DE SIMULADORES DE PROCESSOS E DE MOTORES PARA A ANÁLISE EXERGÉTICA DE PLANTAS DE POTÊNCIA
Carvalho, Leonardo de Oliveira¹; Cruz, Manuel Ernani²; Leiroz, Albino José Kalab^2
1Cenpes, Petrobras; ²COPPE/ UFRJ
Resumo: Esse artigo trata da integração, em tempo real, de um simulador de processos térmicos e de um simulador de motores de combustão interna alternativos para realizar a análise exergética de uma planta de potência operando com esses motores. Além da integração entre os dois programas, foram incorporados os cálculos das grandezas exergia química e exergia termomecânica no simulador de processos. São apresentadas a metodologia computacional desenvolvida para permitir a comunicação mútua de dados entre os dois programas e uma demonstração de como os resultados do simulador de motores podem ser acoplados aos cálculos para análise de plantas de potência pelo simulador de processos.
Palavras-chave: Análise Exergética; Motores de Combustão Interna; Simuladores de Processos; Simuladores de Motores de Combustão Interna; Sistemas Energéticos.
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CON10-1725 - INTERACTION OF SOOT FORMATION AND THERMAL RADIATION IN NATURAL GAS CONFINED FLAMES USING THE OEC WITH ENRICHMENT LOW LEVELS - AN EXPERIMENTAL STUDY
SANTOS, A.A.B.¹; TORRES, E.A.²; PEREIRA, P.A.P.^2
1SENAI CIMATEC; ²Universidade Federal da Bahia
Resumo: The concept of environmental efficiency in equipments is increasingly in tariff with the unfolding of global warming, and, among the industrial equipments, the burners have a major impact in this discussion because it is an equipment of industrial combustion. Demand for environmentally more efficient burners, with the reduction of emissions is essential for the proper use of fossil fuels during the transition between this energy sources for alternatives energy, which can last more than fifty years. This study evaluates experimentally the technique of oxygen enhanced combustion - OEC - and its interaction with the soot formation and thermal radiation in natural gas confined flames. The literature shows that works with OEC technique - technique that has important points for improving the thermal efficiency of combustion - cause under certain conditions the increase of soot formation. The soot as an important participant in the radiant heat transfer, it can, with its interaction with the OEC, bringing the increase in thermal efficiency of burners, implementing the heat transfer from the flame for heating areas, thereby reducing the consumption fuel, the temperature of flame, and, consequently, reduces the emission of NOx. In the experiment was used low enriched with oxygen, which does not require significant existing equipment changes. This technology can be an important tool for the adequacy of the industry in general, particularly in oil and gas, for the technological challenge of reducing global warming.
Palavras-chave: soot; thermal radiation; OEC; natural gas.
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CON10-0156 - LEVANTAMENTO DE COEFICIENTES DE DESEMPENHO DE REFRIGERADORES DOMÉSTICOS ASSOCIADOS AO ARMAZENADOR TÉRMICO.
Souza, Luís Manoel de Paiva¹; Oliveira, Murilo Martinho¹; Scalon, Vicente Luiz¹; Padilha, Alcides^1
1Unesp-FEB-Bauru
Resumo: No estudo de reaproveitamento de energia térmica , os refrigeradores domésticos dissipam calor para o meio ambiente, através do seu condensador, esse calor pode ser reciclado, ou seja, recuperado através de escoamento de água, como fluído refrigerante escoando pelo condensador e armazenada em um reservatório. Para isto, construiu-se um aparato experimental contendo dois refrigeradores domésticos, duplex com capacidade de 263 litros cada um para refrigeração e 74 litros cada um para o gabinete de congelamento. Um dos refrigeradores tem seu condensador substituído por um trocador de calor tipo casco tubo em contra corrente, cuja função é condensar o gás refrigerante utilizando água em circulação que substituirá o condensador aletado do refrigerador. A água aquecida é então armazenada em um reservatório térmico via estratificação térmica. A unidade de estocagem térmica por calor sensível, quando acoplada a um determinado sistema como, por exemplo, ao condensador de um refrigerador ou a qualquer sistema de geração de calor, poderá operar com dois níveis distintos de temperatura de um fluído de trabalho, ou seja, através do processo de estocagem por estratificação. O sistema após atingir um ponto de equilíbrio (quando o reservatório térmico se apresentar totalmente carregado) poderá entrar em colapso, uma vez que o processo de condensação do gás será interrompido. Dessa forma, propôs-se outro refrigerador, mantendo-se o condensador original, após o trocador casco tubo, aumentando o volume de gás no sistema e, portanto, caso ocorra o carregamento térmico total do tanque de armazenagem, o calor será originalmente dissipado para o meio ambiente. Este trabalho apresenta uma análise experimental dos resultados obtidos entre os refrigeradores assim modificados e do armazenador térmico. Desta maneira, dos resultados obtidos pode-se concluir que a otimização do experimento se dá de forma eficaz e que, o reaproveitamento da água quente proveniente do condensador é perfeitamente possível, reduzindo o consumo de energia elétrica com aquecedores de água e ainda, minimizando a dissipação de calor para o meio ambiente. Palavras-chave: Energia térmica, condensador, armazenador térmico, coeficientes de desempenho.
Palavras-chave: Energia térmica; Condensador; Armazenador térmico; Coeficientes de desempenho.
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CON10-0236 - METODOLOGIA PARA ANÁLISE DE DESEMPENHO TÉRMICO DE MATERIAIS UTILIZADOS EM COBERTURAS.
Jardim, Patrícia Rafaella Salgado Abreu¹; Araújo, Virgínia Maria Dantas¹; Oliveira, Roberto França¹; Marinho, George Santos^1
1UFRN
Resumo: Em locais de clima quente e úmido de baixa latitude, como ocorre na região Nordeste do Brasil, a maior contribuição para o aquecimento das habitações se deve à carga térmica proveniente da radiação solar. Neste trabalho foi idealizada e aplicada uma metodologia simples e acessível a qualquer laboratório de ensino de graduação de instituição universitária para se estimar o desempenho térmico de diferentes tipos de telhas. Foram construídas duas câmaras para ensaios em laboratório, com dimensões de 0,50m x 0,50m x 0,50m, dotadas de suportes para fixação de estrados de apoio para telhas. Com base na disponibilidade do mercado, foram selecionados quatro tipos de telhas: colonial, onduline, fibro-cimento e de embalagens acartonadas tipo longa-vida. As telhas foram fixadas sobre os estrados e colocados sobre as câmaras para aquecimento por meio de uma fonte de radiação térmica artificial regulável. Termopares foram inseridos em pontos inferiores e superiores das telhas e fixados no interior das câmaras; em seguida, foram conectados a um sistema de registro de dados via computador. Com base nas curvas de aquecimento e de resfriamento, foi possível comparar os desempenhos térmicos das telhas e criar um banco de dados para servir de referência para simulações computacionais. A simplicidade e eficiência da metodologia permitem ao projetista dispor de informações para seleção do material a ser utilizado na vedação de coberturas, de modo a obter redução do desconforto térmico em habitações.
Palavras-chave: Desempenho térmico; Coberturas; Telhas.
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CON10-1955 - METODOLOGIA PARA O ESTUDO DO RENDIMENTO TERMODINÂMICO DE MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA CICLO OTTO
Carvalho, Márcio Augusto Sampaio de¹; Torres, Ednildo Andrade²; Pau, Felipe Soto^1
1SENAI CIMATEC; ²UFBA
Resumo: Diante do cenário mundial, onde questões como aquecimento global, emissões de poluentes e sustentabilidade são cada vez mais discutidos, torna-se evidente a necessidade de máquinas mais eficientes e fontes de energias menos poluentes. Motores de combustão interna aparecem como grandes vilões do aquecimento global devido à sua utilização como energia motriz de uma enorme frota de veículos existentes e à sempre crescente produção anual mundial de veículos automotores, resultando entre outros problemas, na enorme quantidade de emissão de CO2. Muitas modificações de projetos aconteceram ao longo da evolução dos motores de combustão interna que propiciaram aumento da eficiência do sistema, tais como a utilização de materiais mais adequados às trocas térmicas e à dinâmica dos fluidos, coletores de admissão e de válvulas variáveis e sistema de gerenciamento eletrônico do motor. Porém ainda há um espaço considerável entre o que os motores apresentam em termos de rendimento e o máximo rendimento possível, ou eficiência segundo o ciclo de Carnot. Este trabalho apresenta uma metodologia para o estudo do rendimento energético e exergético de motores de combustão interna ciclo Otto que utilizam mais de um combustível (Flexíveis). Os tópicos são apresentados através da exposição sobre o rendimento de motores de combustão interna, com considerações de Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica, demonstrações de pontos possíveis de otimização do rendimento através das possibilidades de melhoria do que o motor entrega (Work Output), bem como através da contribuição entrópica de cada sistema do motor. Os resultados são apresentados em termos qualitativos e quantitativos dos pontos críticos ao rendimento do sistema. A fundamentação teórica do trabalho é baseada numa revisão bibliográfica obtida em periódicos e na literatura técnica científica especializada sobre motores de combustão interna, combustíveis e análises termodinâmicas.
Palavras-chave: Internal Combustion Engine; Energy; efficiency; exergy.
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CON10-1623 - MINI TUBOS DE CALOR COMO ALTERNATIVA DE ARREFECIMENTO PARA CÉLULAS A COMBUSTÍVEL DO TIPO PEM
Silva, Ana Paula¹; Pelizza, Pablo Rodrigo¹; Renan Manozzo Galante, Renan Manozzo¹; Bazzo, Edson^1
1Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC
Resumo: Resumo. O trabalho refere-se a um estudo experimental de um sistema de refrigeração de células a combustível tipo PEM (Proton Exchange Membrane). O controle da temperatura de operação é de grande influência para o desempenho de células a combustível. Altas temperaturas podem secar a membrana impedindo a condução protônica, danificar a membrana interrompendo a geração de energia e causar explosões devido à mistura dos gases da reação. Por outro lado, temperaturas mais altas facilitam a reação química. O patamar ideal de operação da célula PEM é de 70-90ºC levando em consideração os seus efeitos contraditórios em relação à temperatura. Altos gradientes de temperatura dentro da PEMFC também são prejudiciais à eficiência e à segurança do sistema. O sistema de refrigeração proposto é composto por mini tubos de calor associados a um sistema de convecção forçada a ar. Tubos de calor são alternativas viáveis para a aplicação supracitada por serem sistemas eficientes, compactos e facilmente adaptáveis às geometrias das células usualmente encontradas. Para testar o sistema de refrigeração será montada uma bancada que simule o funcionamento de uma célula a combustível com o sistema de refrigeração integrado. O módulo da célula é composto por placas externas de aço, uma placa de teflon e uma placa de grafite bipartida onde serão inseridos os mini tubos de calor. Na região central uma resistência elétrica do tipo skin heater simulará o calor proveniente das reações eletroquímicas da célula. Os tubos de calor são feitos de tubos de aço inoxidável de 3,18 mm de diâmetro externo, a estrutura capilar consiste em uma volta de tela de aço inoxidável Mesh 100 e o fluido de trabalho é água deionizada. O condensador é composto por uma região aletada associada a dois coolers. Os testes foram realizados para potência constante de até 30W e para potências escalonadas entre 5 e 30W.
Palavras-chave: Célula; a; Combustível; PEM; Mini; Tubos; de; Calor; Convecção; Forçada.
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CON10-1720 - MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DEL PROCESO DE ENFRIAMIENTO DE UN ALIMENTO VERTIDO EN UN ENVASE DE VIDRIO DE GEOMETRÍA CILÍNDRICA
Barrera, Jesus¹; Estrada, Hernan^1
1Universidad Nacional de Colombia
Resumo: En este trabajo de tesis de maestría, ya finalizado y presentado, en matemática aplicada, se modela el proceso de enfriamiento de un alimento vertido en un envase de geometría cilíndrica. Este modelo está compuesto por dos ecuaciones direferenciales parciales acopladas por la frontera. Las características térmicas del alimento son dependientes de la temperatura. Mediante análisis se logra transformar las dos ecuaciones a una única ecuación diferencial parcial para el alimento, en la cual la condición de frontera conserva la información del envase. La solución numérica se obtiene por el método de líneas, el cual es utilizado para la solución de este tipo de ecuaciones, el alimento para el cual se realizó la simulación es de consumo popular. Finalmente se hace la consideración de tener que utilizar varias etapas de enfriado para evitar el rompimiento del envase por esfuerzo térmico. palabras clave: Ecuaciones diferenciales parciales, propiedades térmicas, simulación numérica, método de líneas, etapas de enfriado.
Palavras-chave: Ecuaciones diferenciales parciales; propiedades térmicas; simulación numérica; método de líneas; etapas de enfriado.
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CON10-0333 - NOVO NÚMERO ADIMENSIONAL CARACTERÍSTICO DOS FENÔMENOS DA COMBUSTÃO
Pinheiro, Paulo Cesar da Costa¹; Cimbleris, Borisas^1
1Dept. Engenharia Mecânica da UFMG
Resumo: Don't exist in the scientific literature a dimensionless number for comparing the combustion of different gases. The Wobbe Index Iw = PCsv /√d, where PCsv is the High Heat Value (volumetric), and d the relative density (compared to air) is not a dimensionless number , and compares 2 gas properties. In the Wobbe Index missing the parameters defining the kinetics of combustion, namely the pressure and speed. We analyzed the possible functional relationships in the homogeneous combustion, selecting relevant variables among the fuel gas properties, the burner geometry and kinetic properties such as the gas velocity. The dimensional analysis revealed some dimensionless groups Π not yet reported in the literature. These new dimensionless numbers may eventually be used as a comparison in the selection of combustible gases and the burners design. It is proposed as gas interchangeabilit criterion this dimensionless number: Pi = PCSm /V.√P/ρ were PCsm is the high heat value (kJ/kg), V the gas velocity (m/s), P the gas pressure (N/m2) and ρ the gas specific mass (kg/m3) at normal condiction (0ºC, 1 atm).
Palavras-chave: Combustão; Intercambiabilidade de gases; Índice de Wobbe; Análise dimensional; Números Adimensionais.
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CON10-0472 - NÚMERO DE SHERWOOD PARA COMBUSTÃO DE CARVÃO EM LEITO FLUIDIZADO
Silva, Eugenio A. G.¹; Ávila, Ivonete¹; Milioli, Fernando E.^1
1USP/EESC
Resumo: O carvão mineral representa uma alternativa viável para a produção de energia elétrica no Brasil e está presente em vários setores industriais. O maior problema no processo de combustão de carvão é a geração de óxidos de nitrogênio (NOx) e óxidos de enxofre (SOx), principais causadores da chuva ácida. O carvão brasileiro possui em sua composição teores de cinzas da ordem de 40 a 60% e teores de enxofre de 1 a 6%. A tecnologia de combustão em leito fluidizado é uma das mais adequadas para utilização de carvões com estas características, operando em temperaturas em torno de 850°C e diminuindo a formação de poluentes. Para o desenvolvimento de modelos para combustão em leito fluidizado, o transporte de massa no reator torna-se um fator fundamental. Neste trabalho apresenta-se uma revisão da literatura sobre a combustão de carvão em reator de leito fluidizado e correlações propostas por diversos autores. O objetivo final é propor uma metodologia para determinar o número de Shewood experimentalmente utilizando os resultados obtidos em reator de leito fluidizado e em ensaios termogravimétricos.
Palavras-chave: combustão; carvão mineral; leito fluidizado; número de Sherwood.
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CON10-0920 - OTIMIZAÇÃO DE DESPACHO ECONÔMICO DE ENERGIA ELÉTRICA USANDO ALGORITMO DE OTIMIZAÇÃO BASEADO EM BIOGEOGRAFIA
Costa e Silva, Marsil de Athayde¹; Mariani, Viviana Cocco¹; Coelho, Leandro dos Santos^1
1Pontifícia Universidade Católica do Paraná
Resumo: O objetivo do problema de despacho econômico da geração de energia elétrica usando unidades geradoras térmicas, em que as características são complexas e altamente não lineares, é escalar as saídas das unidades de geração comissionadas de forma a encontrar a demanda de carga requerida a um custo mínimo de operação e satisfazendo as restrições de igualdade e desigualdade impostas pelo problema de otimização a ser resolvido. Recentemente, como uma alternativa as abordagens matemáticas convencionais, os algoritmos evolutivos têm atraído atenção de muitos pesquisadores devido a sua habilidade em obter boas soluções em problemas de despacho econômico de energia elétrica. Neste artigo, uma abordagem de otimização baseada em biogeografia é validada. Biogeografia é o estudo da distribuição geográfica de organismos biológicos. A metodologia de otimização baseada em biogeografia é validada para um sistema teste com a presença de 40 geradores térmicos. Os resultados de simulação deste trabalho são comparados com os estudos relatados na literatura. Nota-se que para o caso estudado, os resultados obtidos neste trabalho com o a abordagem de otimização baseada em biogeografia são comparativamente melhores que os resultados dos estudos recentes apresentados na literatura.
Palavras-chave: despacho econômico de energia elétrica; algoritmo evolutivo; otimização; biogeografia; biogeografia.
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CON10-0314 - OTIMIZAÇÃO DE UM TROCADOR DE CASCO E TUBOS PELA ANÁLISE DE CUSTO E DA SINERGIA DOS CAMPOS DE TEMPERATURA E VELOCIDADE
Andrade-Neto, A.M.¹; Pedrosa, R.M.¹; Maia, C.B.¹; Hanriot, S.M.¹; Cabezas-Gómez, L.^1
1PUC Minas
Resumo: O presente trabalho apresenta um estudo numérico de um trocador de calor do tipo casco e tubo de ampla aplicação em sistemas térmicos e de potência. O modelo matemático proposto descreve o processo de transferência de calor sensível entre dois fluidos monofásicos (água). O sistema de equações resultantes é resolvido no software EES (Engineering Equation Solver; Alvarado, 2009). O estudo desenvolvido engloba a realização de simulações numéricas considerando cinco técnicas numéricas diferentes de otimização e quatro dimensões geométricas do trocador de calor em intervalos determinados. Como funções de otimização são considerados os custos totais do equipamento e a sinergia dos campos de temperatura e velocidade. Os resultados obtidos indicam diferenças nos parâmetros geométricos finais do trocador em função da técnica de otimização e da função objetivo empregados. Os melhores resultados foram obtidos com o desenvolvimento da otimização multivariável com o método genético. O artigo apresenta uma análise comparativa dos parâmetros do trocador obtidos para um custo mínimo e para uma sinergia dos campos de temperatura e velocidade máxima. A consideração da sinergia dos campos como uma variável de otimização se mostra como uma técnica muito conveniente para a otimização de trocadores de calor.
Palavras-chave: Trocadores de calor de casco tubo; Sinergia dos campos de temperatura e velocidade; Otimização numérica multivariável; Custo total.
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CON10-1279 - OTIMIZAÇÃO TÉCNICA E FINANCEIRA DE UMA PLANTA DE COGERAÇÃO DE AÇÚCAR E ÁLCOOL TRABALHANDO COM CARGAS VARIÁVEIS.
Silva, Heber Claudius Nunes Silva¹; Magnani, Fábio Santana^1
1Universidade Federal de Pernambuco
Resumo: Há vários fatores que se devem avaliar ao se fazer um projeto, o fator econômico de um investimento é algo imprescindível, o aspecto técnico também é bastante importante para análises de otimização de projetos. A estimativa de custos exatos e características técnicas reais dos equipamentos aumentam o tempo e o custo do projeto, e isso torna muitas vezes impraticável este tipo de análise. É importante também abordar na fase de projetos condições fora das condições de projetos, analisar o comportamento da planta fora das suas condições normais de operação. Não é observada uma grande quantidade de trabalhos envolvendo estudos que analisam os dois focos, financeiro e técnico. O objetivo principal desse artigo é analisar a viabilidade da construção de plantas, mais flexíveis do ponto de vista técnico e financeiro, que se adaptem as mudanças de cargas, ou alterações na planta ao longo do tempo. Ou plantas de custos fixos, onde há variações de cargas. Neste artigo, isso será feito através da análise de índices técnicos (como energético e exergético), e através de parâmetros financeiros tais como VPL e TIR, que permite fazer uma análise do tempo estimado para o retorno do investimento. Além de variar a carga, varia-se o mix de álcool e açúcar, pra se ter conhecimento de qual seria a opção mais interessante e o preço da energia elétrica também. O objeto de estudo é uma planta de cogeração com potência média de 70MW, composta por uma caldeira, uma turbina de contrapressão, e uma turbina de condensação, que fornecem o vapor de seu escape para o processo de fabricação de açúcar e álcool e para a moagem da cana de açúcar. Este artigo chegou às seguintes conclusões no estudo dos casos: O VPL sofre grande influência do preço da energia elétrica, são proporcionais, bem como a TIR. O FUE (fator de utilização de energia) aumenta com o crescimento do consumo de vapor da usina e o rendimento elétrico sofre uma queda.
Palavras-chave: cogeração; Análise Financeira; Análise Exergética.
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CON10-0844 - PRINCÍPIOS GERAIS DE MEDIÇÃO DE TEMPERATURA:ESTUDO DA CURVA DE CALIBRAÇÃO DOS TERMOPARES TIPO J E K
Coelho, Andre Luiz de Freitas¹; Campos, Julio Cesar Costa^1
1Universidade Federal de Viçosa
Resumo: Termopares são medidores de temperatura, formados por dois fios metálicos de natureza distinta. Os fios são soldados em um extremo ao qual se denomina de junta quente. Enquanto que, o outro extremo é soldado em fios de cobre, que por sua vez são conectados aos terminais do voltímetro. Os pontos onde os fios que formam o termopar se conectam aos fios de cobre são denominados juntas de referência. Se as juntas quente e de referência forem submetidas a um gradiente de temperatura é gerada uma tensão proporcional a esse gradiente, fenômeno esse denominado efeito Seebeck. O objetivo do presente trabalho é obter as curvas de calibração e de histerese dos termopares. E uma vez que os termopares não respondem instantaneamente a uma variação de temperatura, determinar as constantes de tempo dos mesmos, matematicamente e experimentalmente. Foram realizados dois estudos diferentes para cada termopar: um estudo estático, determinando as curvas de calibração e erro de histerese; e um estudo dinâmico, foco principal desse trabalho, determinando as constantes de tempo. No primeiro, variou-se a temperatura da junta quente, em sentindo ascendente e descendente, lendo a voltagem gerada para cada temperatura através de um multímetro. Tomando o cuidado de manter a temperatura da junta de referência em um valor constante e conhecido. Com os dados coletados determinou-se a curva de calibração e a curva de histerese. No segundo estudo, coloca-se a chapa quente em uma determinada temperatura e, em seguida, coloca-se a junta quente sobre a chapa e lê-se a voltagem gerada a cada instante de tempo até que o termopar se estabilize. Repetindo o experimento para várias temperaturas da chapa pode-se determinar a constante de tempo do termopar. Verificou-se que a tensão gerada pelo termopar é linearmente proporcional ao gradiente de temperatura. Sendo que a inclinação da curva tensão versus temperatura caracteriza o coeficiente Seebeck. Encontrou-se um coeficiente Seebeck de 39,2±1,0µV/°C para o termopar tipo K e 50,4±1,1µV/°C para o tipo J, valores condizentes com os das literaturas consultadas. Analisando a curva de histerese, verificou-se que o erro de histerese é mais perceptível no tipo J. Ficou evidenciado que, por maior que seja o cuidado do operador esse erro persiste, ou seja, é impossível de eliminá-lo completamente, é um erro aleatório. Em relação à constante de tempo determinada teoricamente, a partir de balanço de energia, verificou-se que os termopares tipo J e K apresentam constantes de tempo da ordem de 21,8 e 27,1s respectivamente. O que implica que, o termopar tipo J responde mais rapidamente a uma variação de temperatura. Submetendo o termopar tipo K a uma excitação em degrau obteve-se um curva temperatura lida em função do tempo. A partir dessa curva determinou-se a constante de tempo do termpar, obtendo valor igual a 27,6 s, valor condizente com o determinado matematicamente.
Palavras-chave: termopar; mediçao de temperatura; curva de calibração; erro de histerese; constante de tempo.
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CON10-0773 - PROGRAMA COMPUTACIONAL PARA DIMENSIONAMENTO OTIMIZADO DO CIRCUITO SECUNDÁRIO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO DISTRITAL
Faria, Lucas Paglioni Pataro¹; Pereira, Elizabeth Marques Duarte²; Huebner, Rudolf¹; Lopes, Bruno Marciano³; Andrade, Alexandre Salomão⁴; Corgozinho, Ivan Magela⁴; Barbosa, José Marcos Chaves^4
1Universidade Federal de Minas Gerais; ²Centro Universitário UNA; ³Companhia Energética de Minas Gerais - CEMIG; ⁴Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Resumo: Os sistemas de aquecimento distritais (DHS) são amplamente utilizados em países ao norte da Europa, como é o caso da Islândia, onde cerca de 90% das moradias são atendidas por uma rede composta por 29 sistemas distritais e cuja energia é de origem geotérmica (Samorka - Icelandic Energy and Utilities). Já em países como a Dinamarca, a penetração dos sistemas distritais atinge 50% da população, compreendendo uma linha de distribuição de dutos de aproximadamente 20.000 km. Na Alemanha a penetração dos DHS atinge 12%, sendo 46% da energia destinada ao setor residencial, 36% ao setor comercial e 18% ao setor industrial. Entretanto, em países em desenvolvimento esta tecnologia é ainda inovadora, notadamente para atender a demanda de água quente em habitações de interesse social. O escopo desse trabalho é motivado pelo aumento significativo do número de aquecedores solares instalados pelo poder público nos últimos anos em conjuntos habitacionais de população de baixa renda no Brasil e pelos desafios técnicos inerentes à implantação destes sistemas a partir do desenvolvimento de novos modelos de sustentabilidade da tecnologia. Esses modelos visam minimizar a venda de equipamentos pós-ocupação pelos moradores e garantir melhores condições de operação / manutenção dos sistemas ao longo de sua vida útil. Inicialmente, foi feito um levantamento de tipologias típicas de conjuntos habitacionais adotadas no Estado de Minas Gerais / Brasil para residências com área construída da ordem de 40m², 4 moradores e renda familiar de 3 salários mínimos (R$ 1395,00). Para o estabelecimento dos critérios mínimos a serem adotados na seleção do modelo de otimização, como por exemplo, minimização da recirculação requerida, do consumo de energia no bombeamento, do diâmetro das tubulações no circuito secundário e das perdas térmicas na rede de distribuição está em fase de desenvolvimento rotinas computacionais que permitirão a geração de uma matriz de resultados com a consolidação dos ganhos e a identificação das vantagens e desvantagens de cada configuração encontrada. A versão final, já concluída e desenvolvida nos softwares EES (Engineering Equation Solver) e Borland C++ Builder® , é fundamentada nas equações de energia, momentum e conservação de massa e tem por objetivos: 1) Dimensionar de forma otimizada os diâmetros das tubulações de alimentação e retorno (sub ramais, ramais e prumadas de alimentação) garantindo desta forma o menor custo possível de instalação; 2) Determinar as perdas de carga em cada trecho da rede prevendo a necessidade instalação de bombas hidráulicas de recirculação. A interface do programa com apresenta uma plataforma amigável e interativa de forma a permitir ao usuário resultados rápidos confiáveis. 3) Implementação das equações de transferência de calor determinando-se assim as perdas térmicas inerentes às tubulações e conexões.
Palavras-chave: Energia; Solar; Aquecimento; Distrital; Otimização.
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CON10-0089 - PROJETO DE UM QUEIMADOR E CÂMARA DE COMBUSTÃO FLAMELESS PARA REDUÇÃO DO NOX
Oliveira, Fernando Lima¹; Lacava, Pedro Teixeira¹; Barreta, Luis Gilberto²; Venson, Giuliano Gardolinski^3
1Instituto Tecnológico de Aeronáutca - ITA; ²Instituto de Estudos Avançados -IEAv; ³Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA
Resumo: O presente trabalho irá reportar-se sobre os parâmetros de projeto e construção de um modelo de câmara e de queimador utilizados para aplicação de um novo modelo de combustão, chamada: Combustão Flameless (combustão sem chama). É um regime de combustão estável sem a presença de chama visível, sendo definida pela recirculação dos produtos de combustão quentes dentro do volume da câmara. Diferentemente dos processos de combustão convencional, nesta, durante a reação não há chamas estabilizadas, ou seja, não é possível visualizar a presença visível da chama dentro do volume de combustão, e, além disso, não ocorre o aparecimento dos picos de temperaturas, resultando numa considerada redução da emissão de NOx e outros poluentes de oxidação parcial. Geralmente queimadores utilizados para este fim são de geometrias complexas o que dificulta a simplificação do processo. Neste caso, o presente trabalho propõe descrever um estudo da combustão flameless para se conhecer e entender os fatores (fenômenos físicos e químicos) que influenciam a mistura e o comportamento padrão deste regime de combustão em escala laboratorial, e, descrever e apresentar o projeto de um queimador e de uma câmara de combustão flameless para investigação experimental. Para realização do projeto e construção do sistema foi feito um largo estudo bibliográfico baseado em pesquisas experimentais que mostram modelos de projetos e estudos da técnica, observando as normas e metodologias para funcionamento do sistema. Os resultados apresentam uma configuração capaz de atender os requisitos de funcionamento da técnica e que possibilita a redução de poluentes, especificamente do NOx. Geralmente estes tipos de experimentos demonstram ser esta uma tecnologia eficiente, promovendo distribuição uniforme do fluxo de calor dentro da câmara, e reduzindo a emissão do NOx. Palavras-Chave: 1. Projeto 2. Queimador 3. Câmara 4. Combustão Flameless
Palavras-chave: Projeto; Queimador; Câmara; Combustão Flameless.
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CON10-2077 - PROJETO E SIMULAÇÃO DE UM LEITO FLUIDIZADO CIRCULANTE PARA LIMPEZA DE PRODUTOS DE GASEIFICAÇÃO DE BIOMASSA
Neto, Moisés Uchôa¹; Carvalho, Yuri de Araújo¹; de Oliveira, Taygoara Felamingo¹; Barcelos Júnior, Manuel Nascimento¹; Gurgel Veras, Carlos Alberto^1
1Universidade de Brasília
Resumo: O principal objetivo do presente trabalho é projetar um leito fluidizado circulante de bancada para estudar o craqueamento do alcatrão em gases provenientes de processos de gaseificação de biomassa. Para isso, uma metodologia de projeto, baseada em resultados analíticos e correlações empíricas para leitos fluidizados foi empregada. Paralelamente, um código numérico de tecnologia aberta (MFIX) para a solução das equações de transporte do escoamento multifásico na coluna do leito fluidizado, foi utilizado para dar suporte a escolha dos elementos do projeto. Desenvolveu-se um projeto completo da bancada de leito fluidizado, cujos parâmetros de operação, tais como geometria do leito, velocidade do gás, taxa de circulação e fração de vazio, caracterizam um regime de fluidização rápida. Um estudo preliminar de convergência de malha foi executado com a ferramenta numérica, que foi validada pela comparação com resultados analíticos. Dentre os resultados mais relevante, o código recuperou o valor previsto da velocidade de mínima fluidização para o leito.
Palavras-chave: Escoamento multifásico; Leito Fluidizado; Fluidização Rápida; Metodologia de Projeto; Simulação Numérica.
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CON10-0987 - REDUÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA NO CILINDRO DE PLASTIFICAÇÃO NUMA MÁQUINA INJETORA DE PLÁSTICOS
Dalla Corte, Valter Junior¹; Wander, Paulo Roberto²; Altafini, Carlos Roberto^2
1Akeo Industrial Ltda.; ²Universidade de Caxias do Sul
Resumo: Este trabralho visa apresentar técnicas que propiciam economia de energia em indústrias de injeção de polímeros, buscando descrever, de forma simplificada as tecnologias disponíveis, técnicas de redução de consumo e pontos de maior desperdício de energia. O estudo fundamenta-se na análise do sistema de plastificação do equipamento de injeção. O objetivo é propor um comparativo do consumo de energia elétrica do equipamento com a utilização de mantas térmicas, confrontando os resultados com os valores encontrados através de cálculos por transferência de calor. Com a utilização das mantas térmicas é possível um redução de aproximadamente 9,5 kWh por dia no consumo do equipamento, bem como um retorno do investimento necessário para a aquisição das mantas em menos de 18 meses. Outra vantagem diz respeito à redução da temperatura superficial externa que reduz o risco de acidentes com queimaduras de operadores durante o funcionamento da injetora.
Palavras-chave: máquina injetora; balanço de energia; transferência de calor; consumo de energia.
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CON10-1156 - RESULTADOS PRELIMARES DE UM NOVO PROTÓTIPO DO DESSALINIZADOR TÉRMICO COM RECUPERAÇÃO DE CALOR E AQUECIMENTO DIRETO POR GÁS NATURAL
Silva, Maria Eugênia Vieira da¹; Rodrigues, Anderson Pereira¹; Rocha, Paulo Alexandre Costa^1
1Universidade Federal do Ceará
Resumo: De toda a água encontrada nas fontes superficiais ou subterrâneas, menos de 3% é doce, ou seja, possui um volume reduzido de sais que permite o seu consumo por seres humanos. Além disso, esse volume não está devidamente distribuído de forma a suprir toda a população mundial. O aumento da população mundial e da poluição ocasiona um aumento da necessidade de mais água límpida. Uma das alternativas para a obtenção de água doce é a partir do tratamento de água salobra e da água do mar. Para torná-las potáveis, uma das alternativas é o uso de processos de dessalinização solar. Dessalinizadores solares térmicos com recuperação de calor têm sido desenvolvidos e testados nos últimos anos e seus resultados estão disponíveis na literatura. Esses dessalinizadores operação com uma fonte de calor variável, a radiação solar, o que dificulta a identificação da influência das variáveis de processo e dos parâmetros geométricos construtivos. No dessalinizador térmico com recuperação de calor, a salobra ou salgada é aquecida em um tanque de armazenamento. No caso esse protótipo, o aquecimento é pela queima do gás natural em queimadores circulares. A água aquecida é evaporada e sobe no tanque, indo condensar nas paredes inferiores de uma bandeja metálica (primeiro estágio) instalada acima do tanque. Ao condensar, o vapor transfere calor para a água salobra ou salgada desse primeiro estágio e o condensado é coletado no exterior do tanque. Esse processo de evaporação e condensação caracteriza a sistema de recuperação de calor. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um novo protótipo dessalinizador térmico com recuperação de calor para operação em regime permanente. Esse protótipo possibilita o estudo dos parâmetros geométricos e das variáveis independentes dos processos de evaporação e condensação que ocorrem na torre de dessalinização. Os parâmetros geométricos incluem o comprimento e o ângulo de inclinação das bandejas. As variáveis independentes são a taxa de queima do gás natural e a temperatura de operação da água no tanque de armazenamento. Os resultados mostram uma simulação numérica da produção de água dessalinizada do protótipo e do valor do GOR (gain output ratio) a partir de correlação para o número de Sherwood e a concepção do protótipo (especificação de materiais e a fabricação do tanque de armazenamento) e do sistema de aquisição de dados.
Palavras-chave: dessalinização térmica; recuperação de calor.
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CON10-1727 - SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DE CORRELAÇÕES ENTRE A FORMAÇÃO DA FULIGEM E DE NOX, RADIAÇÃO TÉRMICA E OEC
SANTOS, A.A.B.¹; TORRES, Ednildo Andrade²; PEREIRA, Pedro Afonso de Paula^2
1SENAI CIMATEC; ²Universidade Federal da Bahia
Resumo: A simulação computacional em processos de combustão que tentam exprimir o comportamento da fuligem como meio participante na radiação térmica tem uma grande dificuldade para obtenção de resultados adequados por conta da falta de modelo de cinética química adequada para o cálculo da concentração da fuligem e posteriormente para o cálculo do coeficiente de emissão de radiação desta partícula e da radiação térmica emitida pela partícula. Quando se é utilizada na combustão a técnica de combustão enriquecida por oxigênio - OEC -, a precisão desta simulação diminui consideravelmente já que não existe modelo de cinética química para a produção de fuligem com o uso da OEC. Para a confirmação destas impossibilidades, o presente trabalho simulou em um pacote comercial de grande inserção no mercado, o ANSYS CFX, o processo de correlações entre a formação de fuligem, radiação térmica e a emissão de NOx com a utilização da OEC em uma câmara de combustão horizontal cilíndrica - chama confinada -, verificando divergências encontradas com a expectativa do fenômeno físico a ser desenvolvido baseado em trabalhos anteriores.
Palavras-chave: fuligem; OEC; soot.
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CON10-0471 - SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO INTERMITENTE POR JATO-COMPRESSÃO DE VAPOR DE BAIXO CUSTO E DE PEQUENO PORTE
Vargas, Luiz Carlos Pereira¹; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga²; Fontes, Francisco de Assis Oliveira^2
1Instituto Federal da Bahia; ²Universidade Federal do Riogrande do Norte
Resumo: O aproveitamento de rejeitos térmicos de equipamentos de conversão de energia para produção de frio constitui-se atualmente num meio muito interessante de melhoria da eficiência de sistemas energéticos. O presente trabalho tem como propósito a montagem de um equipamento de refrigeração por jato-compressão de vapor intermitente, de pequeno porte e de baixo custo, para aproveitamento de rejeitos térmicos, a medição do efeito frigorífico obtido e avaliação do coeficiente de performance (COP). A primeira etapa da pesquisa priorizou o dimensionamento e fabricação do elemento principal do sistema de refrigeração proposto, o ejetor. A metodologia de dimensionamento utilizou modelos empíricos disponíveis na literatura. Com auxílio do software EES (Engineering Equation Solver) foram realizadas simulações para diversos fluidos refrigerantes sintéticos, para atender os objetivos deste trabalho. O fluido R141b apresentou as características termodinâmicas requeridas para a operação eficiente do ciclo proposto. A operação do equipamento mostrou que este sistema é uma opção viável como alternativa à utilização de energias renováveis e de rejeitos térmicos de baixas temperaturas, tais como, coletor solar parabólico, regeneração dos gases de exaustão de sistemas de geração de potência ou calor rejeitado de processos industriais. Os resultados do coeficiente de performance (COP) e efeito frigorífico, mostraram que o ciclo de refrigeração proposto, aproxima-se bastante dos resultados observados na literatura.
Palavras-chave: ejetor; rejeitos térmicos; refrigeração por ejetor; ciclo de refrigeração intermitente.
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CON10-0628 - TERMOGRAFIA INFRAVELHA APLICADA A MANUTENÇÃO DE SISTEMAS MECÂNICOS E ELÉTRICOS.
GONÇALVES, RUBENS SOEIRO¹; SILVA, JAELTON QUARESMA¹; MIRANDA, EDSON JANSEN¹; MARTINS, KARLOS ROBERTO DA SILVA BRAGA²; SANTANA, ANDRE PEREIRA^1
1IFMA; ²FEM/UNICAMP
Resumo: Estudos sobre a atividade de manutenção indicam que um terço de todos os custos de manutenção é desperdiçado como resultado de manutenção desnecessária ou realizadas de maneira inadequada. Quando consideramos que a Indústria mundial gasta bilhões de dólares todo ano com manutenção de equipamentos e instalações, o impacto sobre a produtividade e o lucro se torna bastante claro. Apresentamos o estudo da utilização de termografia infravermelha para diagnosticar problemas em sistemas térmicos, mecânicos e elétricos em equipamentos utilizados em Usinas de pelotização, visando o melhor desempenho dos equipamentos e de acordo com as especificações do fabricante, assegurando uma maior confiabilidade e disponibilidade da planta industrial. A termografia infravermelha é uma técnica bastante difundida e de suma importância no setor de manutenção, considerada como imprescindível para empresas que operam em regime ininterrupto e que possuem alto valor agregado em sua base de ativos. Através da análise qualitativa de imagens termográficas é possível a identificação de pontos críticos, isto é, àqueles mais susceptíveis a avariais, e sem a necessidade da parada do equipamento, o que é uma vantagem da termografia em relação a outras técnicas convencionais que necessitam da parada do equipamento para a análise de falhas.
Palavras-chave: Termografia infravermelha; Forno; Manutenção Preditiva.
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CON10-0606 - USO DE REDES NEURAIS PARA PREVISÃO DO CONSUMO DE ENERGIA EM HOTÉIS
Duarte, Alexandre R.¹; Fiorelli, Flávio Augusto Sanzovo^1
1Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Resumo: Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de um simulador para previsão do consumo energético diário de um hotel utilizando redes neurais artificiais. A partir dos dados históricos de consumo da instalação e dados climáticos, foram implementadas diversas topologias de rede neural, com diferentes níveis de complexidade. O desempenho das diferentes topologias foi comparado por meio do erro quadrático médio normalizado (EQMN), de forma a verificar qual a topologia de rede neural mais adequada para o caso em questão. Os resultados obtidos indicam que as redes parcialmente recorrentes do tipo Elman são mais indicadas para a edificação considerada. A rede obtida foi capaz de prever 80% dos dados de consumo real dentro da faixa de ±11,4%.
Palavras-chave: Previsão de consumo energia; Hotéis; Redes Neurais Artificiais; Topologia da rede.
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CON10-1502 - UTILIZAÇÃO DA PALHA DE MADEIRA COMO ENCHIMENTO DE PAINÉIS EVAPORATIVOS
Santos, Thays Sthefanie¹; Camargo, José Rui^1
1Universidade de Taubaté
Resumo: Atualmente o sistema de refrigeração mais utilizado em sistemas de condicionamento de ar para conforto térmico humano é o sistema por compressão de vapor. No entanto, outros sistemas térmicos, pouco explorados e difundidos, como os sistemas de resfriamento evaporativo, podem ser uma alternativa econômica em muitos casos. Este trabalho apresenta uma proposta de utilização de um material natural alternativo como enchimento de painéis evaporativos a serem utilizados nos equipamentos de resfriamento evaporativo direto. Atualmente o material comercialmente utilizado é a celulose resinada e este trabalho estuda a utilização da palha de madeira como material substituto. Foram construídos painéis de várias espessuras, utilizados vários enchimentos (densidades diferentes) e realizados ensaios em laboratório com a finalidade principal de obter gráficos que representem o coeficiente de desempenho (COP) em função da vazão, bem como comparar os resultados com aqueles dos painéis comercialmente disponíveis no mercado. Foram feitos inúmeros testes com densidades do enchimento iguais a 12,8 kg/m³; 19,2 kg/m³; 25,6 kg/m³; 32,0 kg/m³ e 38,4 kg/m³. Durante os testes variou-se a velocidade do escoamento do ar entre 0,5 m/s e 2,0 m/ para cada densidade. Os resultados alcançados mostram que o material estudado apresenta grande possibilidade de ser utilizado como alternativa aos painéis atualmente disponíveis, apresentando bom desempenho térmico e uma relação custo-benefício compatível ao esperado.
Palavras-chave: painél evaporativo; resfriamento evaporativo; conforto térmico; palha de madeira.
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