Estudo de Aplicado Dos Sistemas de Co-geracao de Energia Na Producao de Energia Eletrica

7/31/2019 Estudo de Aplicado Dos Sistemas de Co-geracao de Energia Na Producao de Energia Eletrica

1/75

FACULDADE DE CINCIA E TECNOLOGIA

GRADUAO EM ENGENHARIA ELTRICA

JLIO LZARO ARAJO DE MAGALHES

ESTUDO DE APLICAO DOS SISTEMAS DE CO-GERAO DE ENERGIA NA

PRODUO DE ENERGIA ELTRICA

SALVADOR-BA

2008


2/75

ii

JLIO LZARO ARAJO DE MAGALHES

ESTUDO DE APLICAO DOS SISTEMAS DE CO-GERAO DE ENERGIA NA

PRODUO DE ENERGIA ELTRICA

Monografia apresentada ao curso de Engenhariaeltrica da REA1FTE, como requisito para obtenoparcial do grau de Bacharel.

Orientador: Lzaro Edmilson Brito Silva

Especialista

SALVADOR-BA

2008


3/75

iii

minha famlia,aos meus verdadeiros amigos

e principalmentea Deus.


4/75

iv

Agradecimentos

Primeiramente a Deus, por me disponibilizar foras para a realizao desta

monografia.

Ao professor e orientador desta monografia, Lzaro Edmilson Brito Silva, pelo

empenho e dedicao que me foi dado.

A todos meus colegas da faculdade, que me apoiaram na hora que mais precisei,

principalmente lson Rattes e Alex Meireles.

Ao professor Jose Antnio Perrella Balestieri, que retirou algumas dvidas

referentes ao assunto, mesmo a distncia.

A minha amiga Grace Evangelista pelas correes, sugestes e crticas na parte

gramatical deste trabalho.

Aos meus amigos, pelo incentivo aos estudos e compreenso nas ausncias,

quase que constantes.

A toda minha famlia pela presena e ajuda nos momentos de alegria e tristeza.


5/75

v

No cruze os braos diante de uma dificuldade,

pois o maior homem do mundo

morreu de braos abertos.

Bob Marley


6/75

vi

Resumo

De acordo com as caractersticas sazonais da gerao predominantemente hidreltrica

no Brasil, a produo simultnea de duas ou mais utilidades (calor de processo e

energia eletromecnica) a partir de uma nica fonte energtica, a co-gerao esta

sendo apontada como uma fonte alternativa de destaque para obteno de energia,

alm de uma opo para complementao do sistema eltrico atual, principalmente no

perodo de estiagem. Pretende-se com este trabalho analisar o funcionamento de um

sistema de co-gerao, os tipos existentes, os equipamentos utilizados, as aplicaes

nos setores e em forma geral, as vantagens desse tipo de sistema. Fez-se uma breve

abordagem na legislao brasileira atual referente ao assunto.

Palavras-chave: Fontes alternativas, Setor Eltrico Brasileiro e Co-gerao.


7/75

vii

Abstract

According to the features seasonal of hydroeletric generation in Brazil, while the

production of two or more utilities (heat process of electromechanical and energy) from a

single energy source, the cogeneration is being singled out as an alternative source of

emphasis on energy supply, besides an option to complement the electric current

system, especially in periods of drought. Its with this work examinig the operation of a

cogeneration system, existing types, the equipament user, the applications in sectors

and in general, the advantages of such a system. It will also be made a brief approach in

the current brazilian lesgilation concerning the matter.

Keywords: Sources alternatives, Brazilian Electric Industry and Cogeration.


8/75

viii

Lista de Grficos

Grfico 2.1 Fontes na gerao eltrica em 2007 [5].................................. 17Grfico 2.2 Trajetria de Crescimento da Demanda por Energia e da Economia

Nacional [6]................................................................................... 18Grfico 2.3 Gerao de Autoprodutores de 1970 a 2006 [5]......................... 19Grfico 2.4 Anlise da oferta interna de energia comparando dados de 2006 e

2007 em tep [5]............................................................................... 28Grfico 2.5- Anlise da oferta interna de energia comparando dados de 2006 e

2007 em porcentagem (em tep) [5]........................................................ 29Grfico 2.6 Uma anlise da oferta interna de energia comparando dados de

2006 e 2007 em TWh (em barras) [5]..................................................... 30Grfico 2.7 Anlise geral da oferta interna de energia comparando dados de

2006 e 2007 em TWh [5].................................................................... 31Grfico 2.8 Anlise da oferta interna de energia dividida por setores

comparando dados de 2006 e 2007 em TWh [5]........................................ 32


9/75

ix

Lista de Figuras

Figura 2.1 Exemplo de utilizao dos dois tipos de fornecimento de energia

eltrica em paralelo [7]........................................................................ 26Figura 3.1 Tpico de sistema de co-gerao do tipo ciclo de topo [8] ................ 35Figura 3.2 Tpico de sistema de co-gerao do tipo ciclo de fundo [8] .............. 35Figura 3.3 Co-gerao do tipo ciclo de topo [8] ......................................... 36Figura 3.4 Co-gerao do tipo ciclo de fundo [8] ....................................... 37

Figura 4.1 Sistema de co-gerao com turbinas a vapor [12] ........................ 39Figura 4.2 Turbina a gs e seus principais componentes [7] ......................... 41Figura 4.3 Turbina a gs tipo heavy dutyda Alstom Power [7] ....................... 43Figura 4.4 Turbina a gs com ciclo aberto [7] ........................................... 44Figura 4.5 Turbina a gs com ciclo fechado [7] ......................................... 44Figura 4.6 Ciclo de Motor de Combusto Interna [13] ................................. 45Figura 4.7 Ciclo Combinado [7]............................................................ 48Figura 5.1 Caldeira de recuperao do Cenpes [16].................................... 52

Figura 5.2 Modelo de turbina a vapor da Rolls-Royce [17].............................54

Figura 5.3 Corte longitudinal de uma turbina a gs [14]................................ 56Figura 5.4 Grupo gerador implantado no aeroporto de Macei [19].................. 58Figura 6.1 rea da instalao da central co-geradora [20]............................. 62Figura 6.2 Chillers de absoro e compresso [20].................................... 63Figura 6.3 Montagem dos motogeradores [20].......................................... 63Figura 6.4 Situao atual da central co-geradora....................................... 63


10/75

x

Lista de Tabelas

Tabela 2.1 Evoluo da Autoproduo Setorial, Participao Setorial do Brasil no

perodo de 1994 a 2006 [5] ................................................................... 20Tabela 2.2 Evoluo do Consumo e Autoproduo de Energia Eltrica,Participao da Autoproduo no Consumo Total do Brasil no perodo 1994 a 2006

[5].................................................................................................. 21Tabela 2.3 Anlise da oferta interna de energia comparando dados de 2006 e 2007

em tep [5].................................................................................. 27

Tabela 2.4 Anlise da oferta interna de energia comparando dados de 2006 e 2007em porcentagem (em tep) [5]........................................................... 28Tabela 2.5 Anlise da oferta interna de energia comparando dados de 2006 e 2007

em TWh [5]................................................................................ 29Tabela 2.6 Anlise da oferta interna de energia comparando dados de 2006 e 2007

em porcentagem (em relao potncia em TWh ) [5]............................. 30Tabela 2.7 Anlise do consumo final energtico separado por setor comparando

dados de 2006 e 2007 [5]...................................................................... 32


11/75

xi

Lista de Abreviaturas e Siglas

ANEEL

BEN

Coelba

Eletrobrs

IBGE

MEB

OIE

OIT

PAC

PCH

PIB

TEP

Cenpes

Agncia Nacional de Energia Eltrica

Balano Energtico Nacional

Companhia Energia Eltrica da Bahia

Centrais Eltricas Brasileiras S.A

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica

Matriz Energtica Brasileira

Oferta Interna de Energia

Organizao Internacional do Trabalho

Programa de Acelerao do Crescimento

Pequena Central Hidreltrica

Produto Interno Bruto

Toneladas Equivalentes de Petrleo

Centro de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo

Amrico Miguez de Mello


12/75

xii

Lista de Smbolos

atm

f.e.m

kg

km2

kW

kWh

MW

TWh

C

%

TR

atmosfera

fora eletromotriz

quilograma

quilmetro quadrado

quilowatt

quilowatt hora

megawatt

terawatt hora

graus Celsius

porcentagem

tonelada de refrigerao


13/75

xiii

Sumrio

1. Introduo............................................................................................................. 142. Aspectos Gerais ................................................................................................... 16

2.1. Situao do Setor Eltrico Brasileiro ............................................................... 162.2. Principais setores e fontes para aplicao de um sistema de co-gerao ...... 222.2.1. Setor Industrial .......................................................................................... 232.2.2. Setor Tercirio ........................................................................................... 252.3. A Co-gerao no Brasil ................................................................................... 26

3. Tipos de Co-gerao ............................................................................................ 343.1. Topping cycle(Ciclo de Topo)......................................................................... 34

3.2. Bottoming cycle(Ciclo de Fundo).................................................................... 353.3. Aplicaes ....................................................................................................... 364. Tecnologias de Co-gerao................................................................................. 38

4.1. Sistemas de co-gerao com o uso de turbinas a vapor................................. 384.2. Sistemas de co-gerao com o uso de turbinas a gs.................................... 404.3. Motores alternativos ........................................................................................ 454.4. Comparao entre turbinas e motores ............................................................ 464.5. Ciclo combinado.............................................................................................. 47

5. Apresentao dos Principais Equipamentos em um Sistema de Co-gerao deEnergia ......................................................................................................................... 50

5.1. Caldeira de recuperao ................................................................................. 50

5.2. Turbina a vapor ............................................................................................... 525.3. Turbina a gs .................................................................................................. 545.4. Grupos de geradores ...................................................................................... 575.5. Motores alternativos de combusto interna..................................................... 58

6. Aplicaes de Sistemas de Co-gerao............................................................. 607. Concluso e Consideraes Finais .................................................................... 648. Referncias Bibliogrficas .................................................................................. 679. Anexos .................................................................................................................. 69

9.1. Resoluo Normativa ANEEL para qualificao de centrais co-geradoras deenergia. ...................................................................................................................... 69


14/75

14

Captulo 1

1. Introduo

A co-gerao, ou produo combinada de energia trmica e eltrica, a partir da

queima de um mesmo combustvel e uso seqencial do calor residual, representa uma

tecnologia de converso energtica com alto desempenho e reduzidas perdas [1].

Em outras palavras, co-gerao de energia consiste em um meio de produzir

energia eltrica e tipos de energia trmica de forma combinada usando um combustvel

ou reaproveitando um processo industrial. Esse tipo de obteno de energia permite

empregar ciclos com diferentes tecnologias, entre elas: turbinas a vapor ou a gs,

motores alternativos, caldeiras de recuperao, grupos geradores, entre outros.

Alm de tipos diversos de ciclos que podem ser empregados, podem-se tambm

utilizar diferentes tipos de combustveis para utilizao na co-gerao. Os combustveismais empregados so os fsseis (gs natural, diesel, etc.) e as biomassas (rejeitos das

indstrias: sucroalcooleira, celulose, entre outras).

A co-gerao representa uma alternativa de elevada eficincia energtica, que

permite reduzir o valor do consumo de energia dos usurios com necessidades

simultneas de calor (gua quente ou vapor), eletricidade ou energia mecnica [2].

Essa monografia tem como objetivo analisar, com uma viso para EngenhariaEltrica, as aplicaes do principio de co-gerao de energia nas indstrias de forma

clara e sucinta. Alm disso, fazer uma breve avaliao econmica dessas aplicaes no

setor industrial.

Este tema foi escolhido devido situao do setor eltrico brasileiro. Com o

crescimento do setor industrial e comercial nacional, a eminncia por energia eltrica

fica bastante evidente. Porm vrios fatores se tornaro obstculos para a melhoria do


15/75

15

setor, como por exemplo, as dificuldades do governo para ampliar este setor, altos

valores no preo da energia praticados pelas concessionrias e as polticas deincentivos a implantao de sistemas de eficincia energtica. Com isso a implantao

de um sistema co-gerador vem se tornando uma opo bastante atrativa e vivel.

No apenas os fatores econmicos so importantes para implantao de um

sistema de co-gerao, mas o ambiental tambm. Com o amadurecimento da

conscincia ecolgica, as indstrias e outros setores do mercado, como por exemplo, o

setor comercial e residencial, esto cada vez mais interessadas em implantar um

sistema sustentvel de eficincia energtica.

A sociedade mundial est, cada vez mais, aumentando o seu grau de

comprometimento com o meio ambiente, dentre eles se destacam os consumidores de

grande porte (indstrias, shopping center, grandes edifcios, etc.).

Com todos esses aspectos fica evidente a escolha do tema para a realizao

desta monografia para a concluso do curso de Engenharia eltrica.

A monografia foi estruturada da seguinte maneira. No captulo 2 so

apresentados os aspectos gerais, que inclui a situao do setor eltrico brasileiro nos

dias atuais, os principais setores e fontes que podem e so empregados os sistemas de

co-gerao e a co-gerao no Pas. Em seguida, no captulo 3, so apresentados os

dois principais tipos de sistemas de co-gerao, topping cycle e bottoming cycle. No

captulo 4, apresentam-se as principais tecnologias empregadas em sistemas de co-

gerao de energia, como sistemas de co-gerao com o uso de turbinas a vapor e a

gs, motores alternativos, alm de fazer uma breve comparao entre esses dois

sistemas e uma sucinta introduo sobre ciclo combinado. J o captulo 5 explica os

equipamentos utilizados nas diferentes tecnologias referidas no captulo anterior. O

captulo 6 refere-se aplicao dos sistemas de co-gerao e o 7 concluso da

monografia.


16/75

16

Captulo 2

2. Aspectos Gerais

O mercado brasileiro vem crescendo com taxas razoveis, impulsionando os

investimentos de capital nacional e internacional. Junto com esse crescimento da

economia necessria uma reformulao do setor eltrico brasileiro, com reformas ou

atitudes que possa suprir a futura demanda de energia eltrica.

Esta demanda percebida de formas diferentes para cada setor. O principal

setor, responsvel por cerca de metade do consumo de energia eltrica do pas, o

setor industrial. Esse setor o mais prejudicado com a situao atual do fornecimento

de energia eltrica no Brasil, criando certa insegurana para investidores, de capital

nacional e internacional.

Outro setor que tambm prejudicado por essa situao, o tercirio. Para acriao, por exemplo, de novos leitos de hotis no pas, necessrio um fornecimento

seguro de energia eltrica, alem de uma poltica de incentivos para a implantao de

fontes de energia alternativas. Hospitais tambm sofrem com esse mesmo problema,

assim como condomnios, shopping centers, entre outros.

Contudo a poltica do Brasil esta mudando em relao a implantao e incentivos

a energia alternativas, com uma grande importncia nos sistemas co-geradores, que

vem crescendo a cada ano que passa, principalmente em industrias alcooleiras, de

celulose, etc.

2.1. Situao do Setor Eltrico Brasileiro

Com a taxa de crescimento anual em torno de 5% e a abertura do mercado

interno para o capital privado, indstrias esto se instalando no pas e outras esto com

negociaes avanadas para a implantao de suas fbricas.


17/75

17

O crescimento do Produto Interno Bruto (PIB) brasileiro no intervalo de apenas

um ano mereceu meno especial no relatrio divulgado pela OrganizaoInternacional do Trabalho (OIT). A taxa de 5,3% em 2007 superou com folga a atingida

em 2006 (3,7%). Entre as razes para o salto da economia nacional, o relatrio da OIT

ressalta que a acelerao est associada ao forte investimento privado assim como ao

investimento pblico em infra-estrutura que o governo estimula atravs do Programa de

Acelerao do Crescimento (PAC) desde janeiro de 2007 [3]. Porm, as indstrias que

esto chegando ao pas se debatem com um problema que j existe h dcadas, a

escassez de energia eltrica. A energia consumida no setor industrial responde

atualmente por 46% do consumo de energia eltrica no Brasil, enquanto o consumo

residencial da ordem de 23% do total [4]. Com isso percebe-se a importncia da

reestruturao do setor para atender a demanda energtica que se aproxima.

O modelo adotado h dcadas para a obteno de energia eltrica no Brasil

baseado, principalmente em grandes centrais hidreltricas, como pode ser visto no

grfico 2.1. Este modelo est ultrapassado, mostrando sua dependncia direta das

chuvas sazonais.

Grfico 2.1 Fontes na gerao eltrica em 2007 [5].

Com a construo das represas grandes reas de vegetao so inundadas,

provocando o aumento na emisso de metano na atmosfera. Como a vegetao fica

completamente submersa, a degenerao das mesmas, de forma natural, elimina o gs

que um dos responsveis pelo aumento do efeito estufa e a degradao da camada


18/75

18

de oznio. Alm do aspecto ambiental, que nessa dcada teve grande importncia nas

decises econmicas no Brasil e no mundo.

Os casos de insuficincia do abastecimento de energia eltrica no pas foram

constatados em algumas ocasies. Em 1995, o setor eltrico estava diante de uma

grave crise, com riscos de dficit de energia crescentes que poderiam comprometer o

pleno atendimento de mercado e, consequentemente, inviabilizar o desenvolvimento

econmico do Pas [1].

Outro caso que marcou e teve grande importncia na busca por melhorias nosistema de obteno de energia eltrica no pas foi o racionamento entre os anos de

2001 a 2002. Este foi considerado o divisor de guas para o setor eltrico brasileiro. O

principal problema desta crise foi o crescimento do consumo sem que o parque gerador

crescesse de forma paralela. Essas crises sempre influenciam no s o setor eltrico,

mas a economia, o setor industrial, o comrcio, a poltica e o cotidiano da populao em

geral. O grfico 2.2 ilustra este cenrio.

Grfico 2.2 Trajetria de Crescimento da Demanda por Energia e da Economia Nacional [6].


19/75

19

Algumas medidas foram tomadas para uma melhoria no setor eltrico. A

privatizao das empresas estatais ligadas ao setor energtico, que no dispunham napoca de recursos para investir na expanso do sistema, tambm pode ser mencionada

nas iniciativas para uma melhoria significativa no setor. Esse fato ocorreu no governo

de Fernando Henrique Cardoso de Melo, presidente da poca. Com esta privatizao o

governo passou a agir como regulador, criando a Agncia Nacional de Energia Eltrica

(ANEEL).

Outra medida muito importante na mudana do cenrio foi o crescimento da

Figura dos produtores independentes, autopodutores e concessionrios de serviopblico. O grfico 2.3 retrata a situao de participao percentual na oferta de energia

eltrica no pas.

Grfico 2.3 Gerao de Autoprodutores de 1970 a 2006 [5].

Com todas essas atitudes para uma melhoria no setor, as pesquisas em fontes

alternativas de gerao de energia eltrica ganharam um novo incentivo evoluo.

No entanto, o cenrio atual j est se modificando. Pode-se indicar o alto

crescimento correspondente a gerao de energia com base em sistemas de co-

gerao. O crescimento da oferta de energia eltrica dos autoprodutores, nos dias


20/75

20

atuais, est mais rpido do que o consumo, como apresentado no grfico 2.2. A tabela

2.1 descreve a evoluo do consumo e autoproduo de energia eltrica, alm dedetalhar os setores que mais produzem energia. Na tabela 2.2 apresentada a

evoluo da participao da energia proveniente de sistemas de co-gerao no

consumo total, na qual pode-se perceber o crescimento anual consideravelmente

expressivo.

Tabela 2.1 Evoluo da Autoproduo e Setorial, Participao Setorial do Brasil no perodo de 1994 a2006 [5].


21/75

21

Tabela 2.2 Evoluo do Consumo e Autoproduo de Energia Eltrica, Participao da Autoproduono Consumo Total do Brasil no perodo 1994 2006[5].

Porm, o mais importante dessas aes para se ter uma relativa melhoria, foi a

descentralizao da gerao de energia, que com leis e incentivos esto deixando cada

vez mais convidativos a implantao de sistemas de energia renovvel, como por

exemplo, a co-gerao de energia.

A Eletrobrs fez um Plano Decenal, no perodo de 1997 a 2006, o qual previu

que a capacidade de energia proveniente das grandes centrais hidreltricas no teria

condies de suprir as previses de consumo. Este plano se estender de at 2012,

onde estar sendo previsto o impacto direto ou indireto dos impactos do consumo de

energia eltrica em determinadas decises a serem tomadas, como por exemplo, preo

da energia no mercado atacadista, programa de licitao de obras do agente regulador,

entre outras.

Deve-se considerar tambm o Protocolo de Quioto que estabeleceu as

possibilidades de desenvolvimento dos Clean Development Mechanisms(Mecanismos

de Desenvolvimento Limpos), que poder atrair investimentos de pases que

necessitem reduzir sua emisso de carbono. Esse capital estrangeiro poderia ser

investido em pesquisas e implantao de sistemas de co-gerao, pelo simples fato de

que esse sistema tem emisso quase nula de carbono, devido ao uso de resduos

industriais para gerao da energia, ou seja, de forma sustentvel.


22/75

22

Com isso, fica bem claro a importncia dos auto-geradores (instituies que

utilizam-se da co-gerao de energia para seu prprio consumo ou at mesmo as quevendem o excedente para concessionrias locais), que vem transformando-se em

opo interessante para uma contribuio na oferta de energia, principalmente em

determinados segmentos dos setores industrial, rural e tercirio: sucro-alcooleiro,

shopping center, metalrgica, entre outros.

importante explanar a desigualdade entre autoprodutores e produtores

independentes de energia eltrica. De acordo com a Lei n. 9.074/1995, onde foi

regulamentada pelo Decreto n. 2.003/1996, as Figuras do autoprodutor e do produtorindependente de energia eltrica so caracterizados da seguinte maneira:

I. Produtor Independente de Energia Eltrica, a pessoa jurdica ou empresas

reunidas em consrcio que recebam concesso ou autorizao para

produzir energia eltrica destinada ao comercio de toda ou parte da

energia produzida;

II. Autoprodutor de Energia Eltrica, a pessoa fsica ou jurdica ou empresas

reunidas em consrcio que recebam concesso ou autorizao para

produzir energia eltrica destinada ao seu uso exclusivo.

2.2. Principais setores e fontes para aplicao de umsistema de co-gerao

A situao do Brasil em termos de utilizao de fontes de energias renovveis

bastante confortvel. Com um grande nmero de combustveis para gerar energia, a

Oferta Interna de Energia (OIE) do pas, denominada de matriz energtica, de 43% de

energias renovveis, enquanto que a mdia mundial de 14% e a dos paises

desenvolvidos apenas de 6%. O OIE representa toda a energia disponibilizada para

ser transformada, distribuda e consumida nos processos produtivos do pas.

Como mencionado, a estrutura energtica do pas baseada em centrais

hidreltricas. Este tipo de sistema dependente das chuvas sazonais podendo causar


23/75

23

transtornos em pocas de estiagem. Uma das alternativas a instalao das Pequenas

Centrais Hidreltricas (PCH), que so caracterizadas por potencias instalados na faixade 1MW a 30MW. Essa facilidade proveniente da descentralizao, sendo mais

eficiente a transmisso e distribuio, evitando desperdcios.

Contudo, as unidades de co-gerao podem disponibilizar ao sistema atual de

distribuio eltrica um suporte a mais para uma melhoria no cenrio atual. Diversos

setores da economia utilizam desse mtodo para obteno de energia eltrica. So

eles: setor industrial e setor tercirio.

2.2.1. Setor Industrial

Muitos so os processos que necessitam de calor e energia eltrica, para o

funcionamento das mquinas e equipamentos. Para que a planta industrial entre em

atividade, necessariamente, deve-se ter essas variveis a disposio.

A co-gerao tem como objetivo criar energia eltrica atravs de um processo

iniciado, para que seja reutilizado de alguma forma na obteno do calor. Como

exemplo de uso:

Gerao de vapor de baixa, mdia e alta presso;

Calor direto da turbina para ar de alimentao de fornos;

Secagem de gros e de produtos;

Aquecimento de leos e fluidos industriais.

Neste setor, existe um potencia considervel de co-gerao nos seguimentos de

alimentos e bebidas, cermica, txtil, cimento, papel e celulose, petrleo (refino), sucro-

alcooleiro.

Como exemplo de alguns seguimentos que utilizam co-gerao com meio de

gerao de energia eltrica, total ou parcial, pode-se citar o seguimento de papel e

celulose.


24/75

24

Este seguimento consome uma elevada quantidade de vapor de processo e

principalmente de energia eltrica. Essa quantidade consumida tem um carterexpressivo, com a qual indstria poderia ser tornar auto-suficiente ou at mesmo vender

o excedente para concessionrias, caso fosse utilizado o sistema de co-gerao.

O processo de fabricao de celulose gera muitos subprodutos na forma de

biomassa, que por sua vez pode ser usada pode ser reutilizada como combustvel para

queima em caldeiras, entre outros. Esses resduos aproveitveis (licor negro e detritos

de madeira) que so reaproveitveis como combustveis em sistemas de co-gerao.

Logo esse seguimento apresenta uma maior participao no cenrio dos co-geradores,sendo praticamente auto-suficientes.

Outro exemplo do setor industrial so as indstrias sucro-alcooleiro. Onde o

processo produtivo nas destilarias de etanol tem como principal insumo o bagao de

cana. Esse insumo tem um valor energtico muito satisfatrio e de grande potencial

para uso em sistemas de co-gerao baseados em biomassa.

Como esse tipo de indstria tem uma grande necessidade de energia trmica, naforma de calor, energia mecnica, para acionamentos diversos e energia eltrica para

alimentao geral das maquinas, a queima desse bagao de cana gera vapor nas

caldeiras fornecendo o calor necessrio para o processo, trabalho para a

movimentao das turbinas e com isso a gerao de energia eltrica.

Essas indstrias so praticamente autnomas em termos do atendimento de

suas necessidades energticas, onde uma pequena parcela de energia eltrica

consumida da concessionria local. Essa ocasio mencionada anteriormente devido

entressafra da cana-de-acar, que abrange o perodo entre os meses de dezembro a

maio.

Em indstrias de Cermica a necessidade de energia trmica para os

equipamentos (atomizadores, secadores e fornos) e energia eltrica para os moinhos,

por exemplo, muito grande. Este setor consome energia (trmica e eltrica) em


25/75

25

escalas altssimas, se tornando em clientes em potencial para uma futura

implementao de sistemas de co-gerao.

Em conseqncia da reduo da energia gasta derivada da concessionria,

sendo substituda ou reduzida pelo uso da energia do advento do sistema co-gerador, o

preo final do produto tende a reduzir. Essa reduo percebida pelo consumidor final

na hora da compra. Com todos esses aspectos positivos mencionados, o retorno de

investimento na implantao do sistema pago em perodos variando entre 1 a 3 anos.

2.2.2. Setor Tercirio

No setor tercirio pode-se aplicar a co-gerao em vrios ramos, tornando-se

bastante importante na matriz energtica nacional. So produtores em potencial de

energia e cada vez mais est implantando sistemas de co-gerao, como principal

atitude de reduo de consumo de energia e conforto aos clientes.

Os principais consumidores desse tipo de energia so shoppings centers. Esses

estabelecimentos esto cada vez mais se favorecendo com sistemas de co-gerao de

energia. A demanda de um shopping center baseada em energia trmica (frio para o

sistema de ar-condicionado) e energia eltrica (para alimentao dos equipamentos: ar-

condicionado, iluminao, elevadores, entre outros). O sistema alternativo utilizado de

forma paralela, como em praticamente todos os usurios desse tipo de sistema

alternativo como apresentado na Figura 2.1.


26/75

26

Figura 2.1 Exemplo de utilizao dos dois tipos de fornecimento de energia eltrica em paralelo [7].

Alm desses exemplos de diversificados setores da economia nacional que

utilizam o sistema de co-gerao, podemos citar estabelecimentos que utilizam de

forma significativa energia em forma de calor (ou refrigerao) e eletricidade,

viabilizando. Com o uso desse sistema de gerao em paralelo ao fornecido pela

concessionria, esses estabelecimentos reduzem seus custos e melhoram aprodutividade. Hotis, hospitais, clubes, estabelecimentos penais so bons exemplos

desses tipos de consumidores.

2.3. A Co-gerao no Brasil

Em 2007, a oferta interna de energia no Brasil cresceu 5,9%, taxa ligeiramente

superior ao crescimento da economia (de 5,4%, conforme dados do IBGE). Apesar de

expressivo, esse resultado traz implcita a sugesto de que importantes mudanas

estruturais podem estar em curso na economia nacional, com aumento da eficincia no

uso da energia. Estes so alguns dos principais resultados preliminares do Balano

Energtico Nacional BEN 2008 ano base 2007.

O BEN trata-se de um documento publicado anualmente no segundo semestre

de cada ano. Os dados so retroativos do ano anterior ao vigente. Esse relatrio uma


27/75

27

base de dados energticos, que tem como principal funo o embasamento para os

estudos do planejamento energtico nacional.

Ainda no BEN 2008, ficou relatado o crescimento na oferta interna de energia,

em que foram atingidos 239,4 milhes de toneladas equivalentes de petrleo (tep). Em

destaque para o crescimento dos produtos de cana-de-acar, cuja oferta cresceu

17,1%. A cana-de-acar passa, assim, a ser a segunda fonte de energia mais

importante na Matriz Energtica Brasileira (MEB), atrs somente do petrleo como visto

na Tabela 2.3 e 2.4 e grficos 2.4 e 2.5. Com isso o etanol teve um crescimento de

34,7%, entre as fontes de energia, reflexo do preo mais favorvel em relao gasolina, derivada do petrleo. Em 2007, mais de 16% de toda a energia consumida no

pas foram provenientes dessa fonte renovvel, segundo o BEN 2008 [5].

Tabela 2.3 Anlise da oferta interna de energia comparando dados de 2006 e 2007 em tep [5].


28/75

28

Grfico 2.4 Anlise da oferta interna de energia comparando dados de 2006 e 2007 em tep [5].

Tabela 2.4 Anlise da oferta interna de energia comparando dados de 2006 e 2007 em porcentagem(em tep) [5].


29/75

29

Grfico 2.5- Anlise da oferta interna de energia comparando dados de 2006 e 2007 em porcentagem(em tep) [5].

Fazendo uma comparao desses grficos com anlises dos dados em TWh,

podemos ver a caracterstica da MEB em termos de obteno de energia eltrica por

hidreltricas. Isso pode ser visto nas tabelas 2.5 e 2.6 e grficos 2.6 e 2.7.

Tabela 2.5 Anlise da oferta interna de energia comparando dados de 2006 e 2007 em TWh [5].


30/75

30

Grfico 2.6 Uma anlise da oferta interna de energia comparando dados de 2006 e 2007 em TWh (embarras) [5].

Tabela 2.6 Anlise da oferta interna de energia comparando dados de 2006 e 2007 em porcentagem(em relao a potncia em TWh ) [5].


31/75

31

Grfico 2.7 Anlise geral da oferta interna de energia comparando dados de 2006 e 2007 em TWh [5].

Com relao aos co-geradores, tambm foi publicado dados no relatrio

preliminar desse ano. Foi destacado o aumento da autoproduo de energia eltrica,

principalmente em razo da co-gerao no setor industrial, como um indicativo de

aumento da eficincia global no uso da energia. Isso favorvel pelo fato do

crescimento de 6,7% no consumo final de energia, ser superior ao da oferta, dando

mais enfoque energia gerada pelo sistema de co-gerao.

Como mencionado anteriormente, as energias renovveis esto ganhando

espao no MEB, como foi publicado no BEN 2008. Em 2007, 46,4% de toda a energia

consumida no pas foi produzida a partir de fontes renovveis, um aumento em relao

a 2006, que foi de 44,9%. Este resultado confirma a caractersta de matriz limpa da

MEB, tendo como referncia as Matrizes Energticas Mundiais.

Todo esse crescimento no consumo final de energia no MEB abrangeu todos os

setores de atividade, em especial na indstria, nos transportes, no setor agropecurio e

no setor comercial, segundo o BEN 2008. Na Tabela 2.7 e no Grfico 2.8 caracterizam

essa realidade do setor.


32/75

32

Tabela 2.7 Anlise do consumo final energtico separado por setor comparando dados de 2006 e2007[5].

Grfico 2.8 Anlise da oferta interna de energia dividida por setores comparando dados de 2006 e 2007em TWh [5].

Como pde ser avaliado nesse relatrio, o cenrio que est criando-se no

Brasil, tende que os sistemas de co-gerao de energia eltrica possam servir de

complemento MEB atual, principalmente nos perodos de estiagem, como

mencionado anteriormente.


33/75

33

Porm, existem alguns obstculos co-gerao no pas. Existem pontos de vista

que podem ser citados no rol desses obstculos, entre eles, os argumentos dasconcessionrias, as normas vigentes para a venda do excedente de energia eltrica

pelos produtores independentes, os preos ainda altos dos investimentos para

implantao dos sistemas, entre outros.

Do ponto de vista das concessionrias, com a implantao dos sistemas de co-

gerao, e com isso, a venda do excedente de energia eltrica, a situao atual se

agravaria, visto que as mesmas fizeram investimentos muito altos e o retorno seriam

prejudicadas. Dessa maneira o preo da energia tende a ficar mais caro para oconsumidor, que sentiria no oramento.

Alm desse aspecto, outro obstculo seria o preo da energia fornecida para os

co-geradores, que de certa forma dependem da energia das concessionrias. Como o

sistema de alimentao conjunto, ou seja, de forma paralela, as concessionrias

elevariam os preos da energia fazendo com que, em alguns casos, a implantao do

sistema no seja vivel financeiramente.

As normas j foram mais nocivas aos co-geradores, nas quais para se poder

vender o excedente da energia eltrica produzida era aplicado altos embargos

tributrios. Porm, com a Resoluo Normativa n. 235, de 14 de novembro de 2006

(ver anexo 9.1), em que o contexto diz respeito aos requisitos para a qualificao de

centrais termeltricas co-geradoras de energia e d outras providncias, esse cenrio

mudou, fazendo com que o excedente, por exemplo, poder ser vendido com cargas

tributarias menores e incentivadoras. Apesar de alguns obstculos relacionados aimplantao de um sistema co-gerador, um mtodo de gerao de energia alternativa

bastante vantajoso. A co-gerao descrita como colaborador para a racionalidade

energtica, possibilitando melhor aproveitamento e menor consumo de fontes de

energia, quando comparada a gerao individual de calor e energia eltrica.


34/75

34

Captulo 3

3. Tipos de Co-gerao

O consumo simultneo de energia trmica (levando em conta as suas vrias

utilizaes em vapor, gua quente e gua gelada) e de energia eletromecnica

(eletricidade e acionamento mecnicos) pode ser encontrado em todos os segmentos

residencial, comercial, agrcola e industrial, como mencionado no captulo anterior [7].

Esse consumo simultneo de energias, dito como co-gerao, divido em

funo da seqncia da utilizao da energia no processo produtivo. Existem dois tipos:

topping cyclee bottoming cycle.

3.1. Topping cycle(Ciclo de Topo)

Nos ciclos do tipo topping cycle (ciclo de topo), a produo de energia eltrica

ocorre em uma etapa anterior gerao de energia trmica para o processo, ou seja,

de toda energia disponibilizada pelo energtico, o primeiro aproveitamento ocorre para

a gerao de energia eletromecnica, com altas temperaturas, e em seguida

aproveitado o calor til para o processo.

Na prtica, trata-se de utilizar o energtico, por exemplo, gs natural, primeiro na

produo de energia eltrica ou mecnica e em seguida recupera-se o calor rejeitadona combusto para a alimentao do sistema trmico.

Um exemplo prtico desse tipo de ciclo a produo de energia eltrica por um

turbo gerador. O combustvel queimado em um gerador de vapor, que por sua vez

utilizado para gerar potncia em um turbo gerador e o calor proveniente da rejeio da

queima (combusto) reutilizado no processo produtivo como na Figura 3.1.


35/75

35

Figura 3.1 Tpico de sistema de co-gerao do tipo ciclo de topo [8].

3.2. Bottoming cycle(Ciclo de Fundo)

J os sistemas de co-gerao do tipo bottoming cycle, ou ciclo de fundo, tem

gerao posterior de energia eletromecnica. Em outras palavras, o energtico produz

primeiramente vapor que utilizado diretamente no processo, para posteriormente esse

vapor ser reutilizado para a produo de energia eletromecnica nas turbinas.

A Figura 3.2 ilustra bem esse tipo de ciclo. O combustvel energtico utilizado

primeiramente pelo processo, no qual aproveita-se o calor til a temperaturas elevadas.

Aps esse processo gerado energia eletromecnica no equipamento instalado para

esse fim, como por exemplo, turbinas a vapor.

Figura 3.2 Tpico de sistema de co-gerao do tipo ciclo de fundo [8].


36/75

36

3.3. Aplicaes

Como mencionado no captulo anterior, o sistema de co-gerao est sendo

muito utilizado em todos os setores da economia do pas. Mas para uma melhor

eficincia do sistema, necessrio saber empregar o tipo de co-gerao ideal para

cada tipo de setor e necessidades.

No sistema do tipo ciclo de topo, como a gerao de energia eletromecnica

feita antes do aproveitamento do calor til do energtico no processo, em que o sistema

est inserido, e como a gerao de energia eltrica necessita de altas temperaturas,

mais utilizado por um consumidor que tenha uma necessidade maior de energia

eltrica. Exemplos de consumidores com esse perfil so aqueles que no decorrer do

processo utilizar a energia trmica no processo de secagem, cozimento, evaporao,

tpicas atividades que no necessitam de uma temperatura muito elevada. A utilizao

de calor nas indstrias habitual na faixa entre 180 e 600C e a gerao de energia

eltrica opera em nveis mais elevados de temperatura, entre 600 e 1200 C, como na

Figura 3.3 [9].

Figura 3.3 Co-gerao do tipo ciclo de topo [8].


37/75

37

Essa configurao mais utilizada, principalmente no setor sucroalcooleiro e na

indstria qumica que utilizam o gs natural como energtico.

A utilizao do sistema ciclo de fundo mais restrita, em relao ao sistema de

ciclo de topo. Como o calor til do energtico utilizado a priori, com altas

temperaturas, os rejeitos do processo, geralmente, se encontram em faixas de

temperaturas insuficientes para a gerao de energia eletromecnica como na Figura

3.4.

Figura 3.4 Co-gerao do tipo ciclo de fundo [8].

Porm, esse calor proveniente do rejeito do processo, que se encontram em

mdia 500 a 600C, no rejeitado para atmosfera ou queimado em flare, que so

torres de queima de gases os quais no tm mais serventia para planta, e sim

canalizados para trocadores de calor, para a produo de vapor que ir alimentar um

equipamento eletromecnico que gerar energia eltrica. No entanto, o rendimento, em

termos de aproveitamento de energia eltrica, inferior se comparado ao ciclo de topo.

Os clientes que mais utilizam esse tipo de co-gerao so as siderrgicas,

indstria de cermica, cimentarias, refinarias de petrleo, entre outras.


38/75

38

Captulo 4

4. Tecnologias de Co-gerao

A insero de uma tecnologia co-geradora na matriz energtica de uma

determinada rea pode ser escolhida por vrios fatores. So fatores determinantes para

a escolha do tipo de tecnologia a ser empregada, a viabilidade tcnica e econmica, as

necessidades da rea, alm de outros fatores importantes, como recursos naturais(gua, combustvel, etc.), espao fsico disponvel, etc.

Como mostrado no captulo anterior, existem dois tipos de co-gerao, topping

cyclee bottoming cycle. Para optar pela melhor opo de tecnologia a ser implantada,

existem uma gama de opes disponveis no mercado, as quais podem atender todas

as necessidades requeridas. Algumas delas esto listadas abaixo:

Turbinas a vapor; Turbinas a gs;

Motores alternativos;

Ciclos combinados;

Essas tecnologias sero descritas a seguir para uma melhor compreenso. Os

equipamentos sero explanados no captulo posterior de forma mais detalhada.

4.1. Sistemas de co-gerao com o uso de turbinas a vapor

Para um sistema fundamentado no uso de turbinas a vapor, os componentes

bsicos so: fonte de calor (caldeira, por exemplo), uma turbina a vapor e uma rea de

transferncia de calor. Esse sistema funciona de acordo com o Ciclo de Rankine (em

forma bsica ou aprimorada).


39/75

39

No Ciclo de Rankine, utiliza-se o calor proveniente da combusto de

combustveis para gerao de vapor num equipamento chamado caldeira ou gerador devapor. Portanto, a energia trmica acumulada em forma de calor pode ser utilizada para

aquecimento, processos industriais e para a gerao de energia eltrica, acionando

uma turbina a vapor acoplada a um gerador eltrico. O rendimento mximo que pode

ser obtido na prtica, com este processo, de aproximadamente 30 a 35%, ou seja, 1/3

da energia do combustvel pode ser convertida em energia trmica [10].

Com o funcionamento desse tipo de tecnologia, o combustvel usado na queima

na caldeira tem uma grande parcela de sua energia utilizada para a produo de vapor alta presso e temperatura. Este vapor ser utilizado para o acionamento da turbina

antes de ser entregue ao processo da unidade. Esse ciclo utilizado na co-gerao com

turbinas a vapor o Topping Cycle, cujo conceito foi mencionado no captulo anterior. A

Figura 4.1 detalha bem o cenrio explicado.

Figura 4.1 Sistema de co-gerao com turbinas a vapor [11].

As condies de operao podem variar em uma gama enorme de configurao.

Para aplicaes de co-gerao, a presso de vapor pode variar desde baixas presses

at 100bar. A temperatura de vapor pode variar desde alguns graus de calor


40/75

40

sobreaquecido at 450C e a potncia de sada varia entre os valores de 0,5 100 MW,

apesar de ser possvel atingir um valor mais elevado [2].

So vrias as possibilidades e configuraes de implantao desse sistema.

Porm uma das mais importantes vantagens desse tipo de tecnologia o valor tanto de

instalao, quanto do combustvel que pode ser utilizado como energtico.

Esse tipo de configurao oferece a possibilidade de utilizar combustveis

considerados menos nobres, ou seja, com custo mais baixo. Exemplo de combustveis

menos nobre, so os resduos industriais, carvo, lenha, bagao de cana-de-acar,entre outros. Alm disso, esse sistema apresenta uma enorme confiabilidade no

processo e seu prazo de vida til de 25 a 30 anos em mdia.

No entanto, existem algumas desvantagens, ser citado apenas uma, a que mais

influencia na escolha da tecnologia. O prazo de instalao desse sistema pode ser de

12 a 18 meses, em mdia, se tratando de uma unidade de porte pequeno. Esse valor

aumenta para unidades maiores, chegando a atingir o perodo de trs anos para a

implantao.

Mesmo com essa desvantagem em relao ao tempo de implantao mximo,

se comparando sistemas de gerao de energia alternativas, o sistema de co-gerao

com uso de turbinas a vapor mais fivel, do ponto de vista ambiental, do que uma

pequena central hidreltrica (PCH). Segundo a resoluo n 394 de 04 de dezembro de

1998, toda usina hidreltrica de pequeno porte, cuja capacidade instalada seja superior

a 1 MW e inferior a 30 MW, para encher seu reservatrio, deve-se alagar uma rea em

torno de 3 km, o que causaria um certo impacto ambiental na regio de implantao.

4.2. Sistemas de co-gerao com o uso de turbinas a gs

As turbinas a gs so equipamentos em que a queima do combustvel feita em

uma cmara de combusto, utilizando uma mistura de gs e de ar. Esses equipamentos

possuem combusto interna e so de construo simples, alm de utilizarem

combustveis diversificados (gs ou lquido). A denominao turbina a gs foi dada


41/75

41

devido ao seu fluido de trabalho, o ar. um equipamento composto por diversos

componentes, porm dada uma ateno particular ao compressor, cmara decombusto e turbina, que so os principais (ver Figura 4.2).

Figura 4.2 Turbina a gs e seus principais componentes [7].

Essa tecnologia, atualmente, a mais utilizada em sistemas de co-gerao

modernos, de mdia e alta potncia. A potncia eltrica produzida pode variar desde

algumas centenas de kW a centenas de MW. Por outro lado pesquisas recentes tem

por objetivo a construo de micro-turbinas, com potncia eltrica de apenas alguns kW

[2].

O ciclo trmico utilizado em sistemas de co-gerao com turbinas a gs o ciclo

de Brayton. Esse ciclo caracterizado pelo resultado da reao exotrmica entre o ar

atmosfrico e o combustvel. O ar succionado pelo compressor, que eleva o ar a altas

presses. Esse ar, aps ser comprimido, encaminhado para a cmara de combusto,

onde misturado ao combustvel, nesse momento ocorre a combusto, que resulta

gases com temperaturas bastante elevadas. Esses gases se expandem na turbina

provocando um movimento no qual resulta em trabalho no eixo. O eixo da turbina

aciona o compressor, que pode estar conectado a equipamentos do tipo: alternadores,


42/75

42

bombas, moendas, sopradores, entre outros, para poder atender as mais possveis

necessidades do processo.

Os gases de exausto podem ser utilizados direta ou indiretamente nos

processos trmicos. De forma direta, esses gases podem ser aplicados no processo

reutilizando suas caractersticas trmicas, isto o calor til. J indiretamente utilizado

na produo de gua quente ou vapor, nesse caso, a passagem do gs pode ser por

uma caldeira de recuperao, ou ainda ser utilizado como comburente nos

queimadores de caldeiras convencionais.

As turbinas a gs so dividas em duas classes principais, aeroderivadas e heavy

duty, cada uma com aplicao especfica:

Aeroderivadas

De construo compacta, esse tipo de turbina apresenta um rendimento superior,

chegando a atingir faixas na ordem de 35% a 42%. Com potencias inferiores, so

encontradas com faixas de 2,5 a 50MW [7]. Esse tipo de turbina oriundo demodificaes de turbinas aeronuticas na dcada de 1950.

Heavy Duty(turbina industrial)

As turbinas industriais possuem um rendimento inferior, se comparadas s

aeroderivadas. Essa reduo do rendimento proposital, com a finalidade de aproveitar

os gases de exausto a temperaturas elevadas o suficiente (~600C) para trabalhar em

ciclo combinado, ou para algum processo industrial especfico. So encontradas compotncias superiores a 250MW [7]. A Figura 4.3 um exemplo de turbina a gs heavy

duty.


43/75

43

Figura 4.3 Turbina a gs tipo heavy dutyda Alstom Power [7]].

Alm dessa diviso, a co-gerao com turbinas a gs pode ser divida quanto

operao. Podem ser de operao de ciclo aberto ou ciclo fechado.

As turbinas a gs que operam em ciclo aberto so as mais empregadas nasindstrias. Nesse ciclo, o ar atmosfrico succionado pelo compressor e enviado para

uma cmara de combusto. Em seguida, ocorre a combusto do ar comprimido com o

combustvel injetado, ocorrendo a queima e expelindo vapor para o processo. Em

mdia a taxa de compresso do ar nesses compressores na ordem de 15:1 a 30:1 [7].

Esse vapor sai da cmara de combusto com altas presses e temperaturas, ideal para

ser reaproveitado na movimentao das ps da turbina, que gerar energia eltrica.

Esse vapor ainda pode ser reutilizado para o processo trmico. Ver Figura 4.4.


44/75

44

Figura 4.4 Turbina a gs com ciclo aberto [7].

J nas Turbinas em que o ciclo fechado, o fluido de trabalho, podendo ser ar

atmosfrico ou at mesmo o hlio, circula em um ciclo fechado. O fludo aquecido em

um permutador, antes de entrar na turbina. Aps essa etapa, arrefecido logo depois

de sair da turbina, para liberar calor til. Esse ciclo caracterizado pela pureza do fludo

de trabalho, que ajuda a evitar corroso ou eroso nas linhas de processo. A Figura 4.5

ilustrada bem esse ciclo.

Figura 4.5 Turbina a gs com ciclo fechado [7].


45/75

45

4.3. Motores alternativos

A tecnologia de co-gerao a motores alternativos baseada em motores de

combusto interna. Esses motores so simples e de fcil instalao e adaptao ao

combustvel injetado.

O funcionamento ocorre da seguinte maneira: injetado combustvel nos pistes

(cmara de combusto), o ar succionado para os pistes em seguida, ocorrendo aqueima, que gera a combusto. Dessa exploso, gerada uma fora sobre os pistes,

fazendo os mesmos moverem-se. Esse movimento (energia mecnica) faz o alternador,

que um gerador acoplado ao motor, girar e gerar energia eltrica. Os gases

provenientes da combusto so expelidos com baixas temperatura e presso. Para

ilustrar ver Figura 4.6.

Figura 4.6 Ciclo de Motor de Combusto Interna [12].

Como nesse tipo de tecnologia o calor residual total aproveitado no sistema

(sistema de escape, lubrificao e refrigerao) baixo, pode ser utilizado no

aquecimento de gua, pr-aquecimento de ar, entre outros. Com essa caracterstica,

esse tipo de tecnologia mais utilizado em instalaes que necessitam de quantidades


46/75

46

maiores de energia eltrica e quantidades menores de calor com temperaturas

moderadas.

Esse tipo de co-gerao mais aplicado onde se necessite de um sistema de

pequeno porte, com a maior necessidade de energia eltrica do que calor, como

prdios comerciais, hospitais, hotis e supermercados, por exemplo.

4.4. Comparao entre turbinas e motores

Essa comparao entre esses dois tipos de tecnologia de co-gerao defundamental importncia para uma alta eficincia do sistema. Ser esta tecnologia

empregada que trar o retorno financeiro do investimento, da implantao do sistema

co-gerador em pouco tempo, muito tempo ou na pior da escolha, retorno nenhum.

Os motores alternativos so as mquinas trmicas que melhor convertem

energia proveniente de um combustvel, lquido ou gasoso, em potncia mecnica.

Essa potncia mecnica ser transformada em energia eltrica nos alternadores

(geradores de energia eltrica).

A eficincia dos motores, em geral os motores a gs, conseguem converter a

energia do combustvel em energia mecnica algo ao redor de 32 a 40% [13]. Um

rendimento considervel, porm, ocorre muita perda de calor, no sendo bons

geradores de calor, como mencionado anteriormente.

Outra caracterstica importante dos motores a sua flexibilidade em relao

demanda de energia. Esses equipamentos podem se adaptar de maneira fcil e rpida.

Eles podem ter sua demanda modificada de acordo com a variao da demanda para

mais ou para menos.

No entanto, sistemas de co-gerao que empregam a tecnologia de turbinas

(vapor ou gs como combustvel) so os mais utilizados no setor industrial, que

corresponde a 40,6% do consumo final de energia eltrica [5]. Logo, fica evidente a

importncia desse sistema.


47/75

47

As turbinas tm um valor superior ao dos motores, todavia o valor agregado da

instalao final compatvel. As turbinas tm um rendimento, em relao gerao deenergia eltrica, um pouco inferior se comparado aos motores de combusto, porm a

parte de gerao e reaproveitamento do calor do vapor ou gs bastante eficiente. Por

esse fato, seu emprego no setor industrial ocorre em maior escala.

A baixa emisso de poluentes mais uma importante vantagem das turbinas.

Por conta dessa baixa emisso, seu potencial na gerao e reaproveitamento de calor

bastante significativo. Em contrapartida, os motores emitem uma porcentagem alta de

poluentes, explicando a baixa eficincia na gerao de calor.

De todas as caractersticas mencionadas, a que mais levada em considerao

na escolha da tecnologia a ser implantada o rendimento global. O consumo especifico

de calor a razo entre kg vapor por kWh, ou seja, calor por energia eltrica como

descrita na equao 4.1.

kgVAPOR

kWhCONSUMO ESPECFICO DE CALOR=(4.1)

Para o consumo especifico de calor com valores inferiores a uma unidade, deve-

se optar por um sistema baseado em tecnologia de motores alternativos. Caso esse

valor seja prximo a um valor de uma unidade, opta-se pelo sistema a turbinas (vapor

ou gs).

4.5. Ciclo combinado

Ciclo combinado a juno das caractersticas de sistema de co-gerao com

turbina a gs (ciclo de Brayton) e sistema de co-gerao com turbina a vapor (ciclo de

Rankine).

Este ciclo baseado na principal caracterstica da co-gerao, o aproveitamento

do calor rejeitado de um ciclo eletromecnico em uma maquina trmica. O


48/75

48

funcionamento do ciclo combinado segue a ordem apresentada, primeiro turbinas a gs

e em seguida turbina a vapor.

Inicialmente o gs introduzido no sistema, como ocorre normalmente em um

sistema de turbina a vapor. Aps o processo de gerao de energia eletromecnica, os

gases so expelidos com temperaturas em torno de 500C, que so encaminhados

para caldeira de recuperao, equipamento que ser abordado no prximo captulo. Na

caldeira de recuperao, caso a temperatura e a presso no estejam com as faixas

ideais para o processo, o vapor pode ser combinado com uma queima adicional para a

elevao dessas faixas dinmicas. Com o vapor atingindo altas temperaturas e altaspresses, ele ir alimentar uma turbina a vapor, que por sua vez fornecer trabalho no

seu eixo, gerando energia eletromecnica e calor nos gases de exausto para o

processo. A Figura 4.7 apresenta esse tipo de tecnologia de co-gerao.

Figura 4.7 Ciclo Combinado [7].

Este sistema apresenta uma eficincia no rendimento eltrico de 60%, em

comparao ao uso separado dessas tecnologias que de 35% em termos de

eficincia total. O ciclo combinado pode alcanar valores de 85% [7].


49/75

49

A co-gerao em ciclo combinado apresenta uma grande eficincia e flexibilidade

de operao. mais indicado para situaes que a maior necessidade seja de energiaeltrica, em contrapartida do calor. Uma observao importante, que este tipo de ciclo

s se torna economicamente vivel quando os regimes de operao so em base

integral, que trata-se do processo trabalhando em tempo ininterrupto, a vazo de gs

constante, por exemplo.

A maior desvantagem deste tipo de sistema o alto custo inicial de instalao,

pois, rene duas tecnologias com suas respectivas caractersticas e necessidades [13].


50/75

50

Captulo 5

5. Apresentao dos Principais Equipamentos em um

Sistema de Co-gerao de Energia

Como visto no captulo anterior, as plantas de co-gerao, possuem diferentes

tipos de tecnologias para a obteno de energia eltrica, alm da diversidade de

combinaes, que podem ser de simples combinaes, como por exemplo, uma turbina

acoplada a um gerador, a sistemas mais complexos.

No obstante, o que levar a escolha da tecnologia a ser empregada e o

equipamento que ser instalado na planta, sero as caractersticas de cada

equipamento escolhido, da tecnologia empregada corretamente. Essa escolha

importante para que se tenha um bom rendimento global e desempenho do sistema.

Neste captulo, sero abordados, de uma forma geral, os principais

equipamentos utilizados na co-gerao de energia eltrica.

5.1. Caldeira de recuperao

Caldeira um aparelho trmico que produz vapor a partir do aquecimento de um

fluido vaporizante [14].

Com essa caracterstica de produo de vapor a partir de um fluido usado como

vaporizante, as caldeiras possuem uma variedade de modelos no mercado. A escolha

do tipo de caldeira a ser utilizada em uma planta deve-se a alguns fatores importantes,

entre eles pode-se citar o tipo de servio que ser empregado caldeira. Alm desse

fator de grande importncia para a escolha correta da caldeira, importante citar o tipo

de combustvel disponvel para o uso, a capacidade de produo e fatores de carter


51/75

51

econmico. O tipo de caldeira que ser tratada neste tpico ser a caldeira de

recuperao, por sua importncia em sistemas de co-gerao de energia eltrica.

A caldeira de recuperao tem como principal caracterstica a ausncia da

necessidade de um combustvel como fonte geradora de calor. Estas caldeiras

aproveitam o calor proveniente dos gases de exausto de escape de motores, turbinas,

entre outros.

Esses equipamentos tiveram uma evoluo significativa nos ltimos anos, no que

diz respeito s inovaes tecnolgicas. Essa evoluo acompanhou de perto aevoluo das turbinas a gs. Caldeiras de recuperao sempre foram utilizadas no

setor industrial em geral, tendo como principal funo, a recuperao do calor residual

dos gases quentes de processo. Porm, com o advento da poltica de eficincia

energtica, as caractersticas e funcionalidades foram aproveitadas e inseridas em

ciclos, cujo principal objetivo energtico a gerao de energia eltrica. Elas costumam

ser mais compactas que as caldeiras convencionais [15]. Podem apresentar variaes

construtivas que permitem a obteno de ciclos de vapor com caractersticas diversas.

Nas caldeiras de recuperao pode-se utilizar queimadores suplementares, que

normalmente utilizam combustveis lquidos ou gasosos, para suprimir um aumento na

quantidade requerida de vapor, por exemplo.

Quando acopladas em turbinas a gs, aproveitando os gases de exausto, as

caldeiras de recuperao utilizam na combusto cerca de 20 a 25% da massa de ar

introduzida, o restante utilizado para resfriar a turbina. Na Figura 5.1 pode-se ver a

turbina utilizada no Centro de Pesquisas e Desenvolvimento Leopoldo Amrico Miguez

de Mello Cenpes, localizado na Ilha do Fundo, no Rio de Janeiro (RJ).


52/75

52

Figura 5.1 Caldeira de recuperao do Cenpes [16].

5.2. Turbina a vapor

As turbinas a vapor so maquinas de combusto externa, ou seja, os gases

resultantes da queima do combustvel no entram em contato com o fludo de trabalho

que escoa no interior da mquina e realiza os processos de converso da energia do

combustvel em potencia do eixo [14]. Com isto, pode-se utilizar os mais variados tipos

e combustvel. Como as turbinas a vapor possuem essa caracterstica, a transferncia

de calor para a ebulio do condensado e um futuro superaquecimento so realizados

atravs de serpentinas instaladas no interior da caldeira.

O funcionamento dessas turbinas ocorre em duas fases. Na primeira a energia

do vapor que passa na linha faz com que o elemento bsico da turbina, podendo ser

um rotor, em um movimento rotacional, produza energia mecnica (trabalho). Na

segunda fase, esse trabalho transferido atravs de um eixo para um equipamento,

que pode ser um gerador eltrico (energia eltrica).

Os principais equipamentos de uma turbina a vapor so:


53/75

53

Carcaa contm o sistema de ps fixas ou distribuidores, normalmente

dividida em duas partes para facilitar o acoplamento e desmontagem; Rotor com ps em sua periferia onde h o contato direto com o vapor e

feita a transformao com a intensidade da velocidade do vapor;

Sistema de comando e vlvulas: regula a velocidade e potencia da turbina

modificando a descarga do vapor;

Acoplamento: onde feito a interligao com o gerador;

Expansor: onde a energia de presso do vapor se transforma em energia

cintica;

Junta de labirinto: reduz o calor gerado quando acontece o contato rotor-

estator, como um sistema de proteo contra altas temperaturas, que

poderia fundir o material do rotor.

As turbinas a vapor podem ser classificadas por duas funes principais. A

primeira feito atravs da caracterstica do vapor de sada e a segunda o nmero de

estgios.

Quanto ao vapor de sada, pode-se encontrar turbinas de contrapresso ou de

condensao apresentando ou no extrao de vapor no seu corpo. Quando uma

turbina a vapor dita de contrapresso, as condies de temperatura e presso do

vapor de sada so compatveis s necessidades do processo, podendo ser reutilizado

no mesmo. J os de condensado disponibiliza o vapor de sada que no possui

caractersticas para ser reutilizado no processo (umidade, baixa presso e

temperatura). Com essas caractersticas, esse tipo de turbina muito utilizada para

gerao de energia eltrica.

Em relao ao nmero de estgios, pode ser de simples estgio (SE) ou de

mltiplo estgio (ME). Como o rendimento do equipamento aumenta com a diminuio

do salto trmico por estagio, as turbinas de contrapresso de mltiplos estgios

apresentam rendimentos consideravelmente maiores que as de simples estgio [13].

Um modelo de turbina a vapor aplicado pela Rolls-Royce na implantao do sistema de


54/75

54

co-gerao de energia em fbricas de papel em Portugal e Espanha apresentado na

Figura 5.2.

Figura 5.2 Modelo de turbina a vapor da Rolls-Royce [17].

5.3. Turbina a gs

A primeira turbina a gs economicamente vivel foi construda em 1911 e

creditada a Holzworth. Na dcada de 1930, ingleses e alemes utilizaram com sucesso

as turbinas a gs em aeronaves. No entanto, o grande impulso em seu

desenvolvimento foi dado pelos Estados Unidos durante a Segunda Guerra Mundial

[18].

Desde 1940 at os dias de hoje, as turbinas a gs vem passando por uma

intensa evoluo. Esta evoluo decorrente do avano tecnolgico das pesquisas emresistncia dos materiais, criando materiais mais resistentes que proporcionam uma

maior durabilidade do equipamento.

O grande propulsor dessa evoluo das turbinas a gs foi sua aplicao em

aeronaves. Foram os Estados Unidos que, durante a segunda guerra mundial,

implantaram essas turbinas as aeronaves que partiam para o fronte de guerra. Esta foi

primeira aplicao das turbinas a gs. Porm, com o contnuo aumento da demanda


55/75

55

do consumo de energia eltrica, o emprego de turbinas a gs no setor industrial passou

a ser uma realidade, uma opo para gerao de energia eltrica.

As turbinas foram introduzidas no setor industrial concorrendo com as turbinas a

vapor. Essa concorrncia foi bem sucedida devido ao custo ser menor e as facilidades

no momento de instalao, operao e manuteno serem mais atrativas em

comparao as turbinas a vapor.

Em relao aos motores alternativos, as turbinas a gs tm uma grande

vantagem no que diz respeito ao rendimento. Como essas turbinas o atrito quaseinexistente, devido h ausncia de movimentos alternativos dos pites, como ocorre

nos motores em geral. Este ponto significa facilidade de manuteno, pois no

necessrio regulagem peridica no balanceamento, e em conseqncia um baixo

consumo de leo lubrificante.

Outro fator importante que impulsionou a escolha das turbinas a gs na gerao

de energia em sistemas de co-gerao, a implantao do gs natural como fonte de

energia (energtico).

Como mencionado no captulo 4, as turbinas a gs so equipamentos em que a

queima do combustvel feita em uma cmara de combusto, ou seja, so mquinas

pertencentes ao grupo de motores de combusto interna [18].

Visto anteriormente, as turbinas a gs possuem trs partes principais:

compressor, aquecedor e turbina. Estas partes podem ser visualizadas na Figura 5.3.


56/75

56

Figura 5.3 Corte longitudinal de uma turbina a gs [14].

No compressor o ar comprimido (elevando a presso), e conduzido para a

cmara de combusto. Na cmara de combusto, o combustvel injetado (gs oulquido), fazendo a mistura ar+combustvel. A uma presso com baixa variao, essa

mistura receber uma centelha que ocasionar uma queima, conseqentemente

aumentado temperatura dos gases e introduzindo, desta forma, a energia primria no

sistema. Esses gases provenientes da queima expandem-se na turbina, que tem como

funo transformar esta energia dos gases em energia mecnica. Esta energia

mecnica pode ser convertida em energia eltrica com o acoplamento de um gerador

no eixo central.

Para poder produzir uma quantidade maior de energia eltrica, necessrio uma

introduo maior de calor na cmara de combusto. Essa relao diretamente

proporcional, ou seja, uma maior ou menor introduo de calor produz respectivamente

uma maior ou menor potncia efetiva.

Como mencionado, as turbinas a gs so classificadas de vrias formas, desde o

tipo de construo at quanto a sua aplicao.


57/75

57

Quanto construo, podem ser leves, derivadas de turbinas aeronuticas, ou

pesadas, heavy duty. Em relao a rotao, podem ser de operao em velocidadeconstante, que so os turbo-alternadores, e de operao em velocidade varivel, turbo-

bombas e turbo-compressores. Ainda podem classificar quanto ao nmero de eixos,

que pode ser de um eixo ou de vrios. A localizao de instalao pode ser onshore

(interna), offshore(externa) ou on-board(mvel).

A maior desvantagem das turbinas a gs o seu baixo rendimento e a alta

rotao, fatores esses bastante desfavorveis. Porm, seu uso ainda o mais indicado

para situao onde se tenha uma grande necessidade de gerao de energia eltrica.

5.4. Grupos de geradores

Os geradores de energia eltrica so mquinas que tem como principio de

funcionamento a induo eletromagntica. atravs deste principio, que consegue-se

converter energia mecnica em eltrica.

Esses equipamentos funcionam da seguinte maneira: quando o rotor gira, devidoao movimento de turbinas a gs ou vapor, por exemplo, que estejam acopladas, faz

com que as espiras, que possuem a movimentao livre quando aplicado um campo

magntico uniforme, movam-se em uma trajetria rotacional. Esse movimento das

espiras faz com que seja induzida uma fora eletromotriz, f.e.m..Essa induo

proveniente da variao do sentido fluxo de corrente que passa sobre as esperas. Nos

extremos das espiras so conectados dois anis que giram com as espiras. Sero

desses anis que a alimentao de uma carga qualquer derivar. Um exemplo de

modelo de grupo gerador de energia eltrica visto na Figura 5.4. este modelo foi

aplicado no projeto de co-gerao do aeroporto de Macei.


58/75

58

Figura 5.4 Grupo gerador implantado no aeroporto de Macei [19].

5.5. Motores alternativos de combusto interna

Os motores alternativos de combusto interna so mquinas que transformam a

energia trmica de um combustvel em energia mecnica atravs da movimentao de

pistes confinados em cilindros [14].

Os tipos de motores empregados comercialmente em plantas de co-gerao se

restringem a dois principais ciclo Diesele ciclo Otto[7]. Esses dois ciclos diferem-se

no que diz respeito a queima. Em motores tipo ciclo Diesel, a combusto se d por meio

da admisso do ar sem nenhuma restrio e, tambm, sem ajuste do controle da

quantidade de injeo de combustvel. J nos motores com ciclo tipo Otto, o motor

possui um sistema de dosagem da mistura ar e combustvel, com a ignio por

centelha.

O funcionamento dessas mquinas feito em ciclo aberto, com o ar como fluido

de trabalho e se d da seguinte maneira: o ar succionado para dentro das cmaras de

combusto pelos pites, que funcionam como um mbolo. injetado combustvel nas

cmaras de combusto, criando um mistura ar e combustvel. Essa mistura


59/75

59

comprimida e inflamada (centelha). Neste momento que a energia qumica

transformada em energia trmica. Essa exploso, ocasionada na misturaar+combustvel+centelha, gera altas temperaturas e presses tal, podendo chegar a

100 atm, no qual fora o pisto a retornar a sua posio inicial. Neste momento a

presso, gerada na etapa anterior, transformada em energia mecnica. Como esse

pisto esta conectado a algum equipamento gerador de energia, a energia mecnica,

enfim, transformada em energia eltrica.

Esse tipo de equipamento, apesar de possvel, no uma boa mquina trmica,

por possuir baixa temperatura dos gases de exausto, em torno de 300 a 400C [7].

No entanto esses gases de exausto podem ser utilizados em processos

trmicos diretamente ou indiretamente, com o uso de caldeira de recuperao. Alm de

poder utilizar esses gases de exausto em outros tipos de processo, como secagem de

gros, por exemplo.

Com a crescente participao do gs natural na matriz energtica mundial, os

motores alternativos comearam a serem desenvolvidos especialmente para autilizao desse combustvel [7]. E como na MEB, o gs natural tambm est sendo

inserido na matriz como importante energtico, esses equipamentos, que apresentam

uma alta performance eltrica, trmica e baixo nvel de emisses utilizando sistemas de

controle e gerao eltrica integrados, esto se tornando uma tima opo para a

implantao desses equipamentos, associados a uma tecnologia de co-gerao mais

adequado para o processo.


60/75

60

Captulo 6

6. Aplicaes de Sistemas de Co-gerao

Aps apresentao de todos os aspectos tcnicos para a implantao de um

sistema co-gerador, ser feito um estudo prtico de uma central co-geradora. Nesse

estudo aplica-se de forma sucinta todo contedo explanado neste trabalho, analisando

um projeto j executado.

O projeto trata-se da implantao de uma central de co-gerao do Shopping

Iguatemi Salvador. O Iguatemi foi fundado em 1975, na Avenida Tancredo Neves, 148,

Caminho das rvores, Salvador, Bahia.

O Iguatemi considerado um dos maiores shopping center de Salvador, com

cerca de 530 lojas, sendo considerado o quinto maior em faturamento no Brasil. Circula

em mdia cerca de 100.000 pessoas por dia no shopping, aumentado nos finais desemana para cerca de 120.000.

Outros dados importantes referente ao shopping[20]:

rea bruta locvel: 68.295m2;

rea construda: 150.000m2;

Fluxo mdio de clientes: 3.000.000 pessoas/ms;

Potncia eltrica instalada: 19.000kVA; 12 subestaes de mdia tenso;

Carga trmica instalada: 3.500TR;

Cinco centrais de gua gelada.

A idia do projeto era adaptar equipamentos existentes com 30 anos de

fabricao, aos padres e situaes atuais. Alguns fatores que foram destacados antes

da implantao do projeto:


61/75

61

Atender a legislao ambiental;

Aumentar a eficincia energtica dos equipamentos; Aumentar o conforto trmico dos clientes;

Reduo de custo (condomnio e fatura da energia)

Aumentar a confiabilidade no fornecimento de energia eltrica;

Com a escolha do sistema a ser implantado, foram previsto alguns pontos como

objetivos. Esses pontos acarretariam grandes vantagens para o shopping no que diz

respeito a investimento. Pode-se evitar o investimento na troca dos equipamentos do

sistema de refrigerao, de climatizao, de renovao de ar.

Os equipamentos instalados no projeto foram:

03 Motogeradores a gs natural de 2.855 kW;

03 Caldeiras de Recuperao de Calor;

03 Chillers de Absoro de 410 TRs;

01 Chillers de Compresso de 900 TRs;

01 Chillers de Compresso de 750 TRs; 03 Torres de Resfriamento;

01 Painel de acoplamento/paralelismo Cogerao/COELBA..

Aps a implantao desse sistema, o Iguatemi passaria a ter vrias vantagens,

como:

Reduo do custo condominial (menor consumo de energia eltrica)

Foi evitada a troca de todo sistema de refrigerao ultrapassado; Reduo do custo condominial (menor consumo de energia eltrica);

Reduo de um provvel apago.

Paralelismo com a concessionria alimentao full time.

Horrio de funcionamento da Central: 9:00 as 22:00 h.

Energia Noturna e energia de back-up fornecida pela Concessionria de

energia.


62/75

62

O processo de co-ogerao do shopping Iguatemi caracterizado, em linhas

gerais, com a implantao de um motor de combusto interna, alimentado por gsnatural, que aciona um gerador. Este que tem fornece energia eltrica para o

empreendimento. A escolha do motor como principal equipamento para o sistema co-

gerador, a maior necessidade de energia eltrica que o shoppingnecessita.

Neste processo gerado gases de exausto, devido a combusto nos motores.

O calor dos gases de exausto e gua de arrefecimento dos motores so

reaproveitados atravs de caldeiras de recuperao que fornecem gua quente, como

fonte de energia, para os chillers de absoro, que transforma esta energia trmica emgua gelada que destinada ao sistema de refrigerao de ar do shopping.

Com esse sistema, foi previsto uma capacidade total de 8565 kW de potncia

para o consumo de energia eltrica e 3550 TR.

Porm, alguns obstculos ocorreram na implantao do sistema. Como, por

exemplo, a liberao da licena ambiental, equipamentos principais so importados e

interface com o funcionamento do Iguatemi.

Segue algumas fotos desde a montagem da unidade de co-gerao do shopping

Iguatemi at o funcionamento pleno dos dias atuais.

Figura 6.1 rea da instalao da central co-geradora [20].


63/75

63

Figura 6.2 Chillers de absoro e compresso [20].

Figura 6.3 Montagem dos motogeradores [20].

Figura 6.4 Situao atual da central co-geradora.


64/75

64

Captulo 7

7. Concluso e consideraes finais

A partir de uma anlise desta pesquisa sobre sistemas de co-gerao de energia

eltrica, pode-se verificar com clareza a importncia desse sistema na matriz energtica

brasileira como opo de gerao de energia eltrica.

Ao longo desses meses de pesquisas e estudos procurou-se, primeiramente,

aumentar o nvel de conhecimento sobre o assunto do autor, atravs de pesquisas dos

principais tipos, principais equipamentos, aplicaes e os princpios de funcionamento.

Objetivo inicial o qual foi alando, mesmo com o contedo vasto que se encontra na

literatura sobre o tema.

A matriz energtica brasileira, na sua situao atual, precisa de opes

descentralizadas de gerao de energia eltrica, pois o cenrio atual, baseado emcentrais hidreltricas, que dependem das chuvas sazonais para encher as barragens.

Vrias so as fontes de gerao de energia, mas a co-gerao tem suas

particularidades. Trata-se de um sistema que utiliza um energtico para gerao de

energia eltrica simultaneamente a energia trmica. Essa caracterstica muito

utilizada em todos os setores, principalmente nas indstrias, shopping center, hospitais,

entre outros. Esses so os principais empreendimentos que usufruem esse tipo de

sistema.

A escolha do sistema a ser implantado depende das variveis do processo e

objetivos que se deseja obter. Foram apresentados dois tipos de co-gerao: ciclo de

topo e ciclo de fundo. Cada tipo possui sua particularidade. Sistemas de ciclo de topo,

topping cycle, so ciclos que caracterizam-se pela utilizao, a priori, do energtico

para a obteno de energia eltrica. muito utilizado para sistemas que tem uma maior

necessidade no consumo de energia eltrica, o que no acontece com ciclos de fundo,

bottoming cycle, que so implantados em clientes que possuem uma necessidade


65/75

65

maior no consumo de calor, ao invs de energia eltrica. Nesse ciclo, o energtico

utilizado, primeiramente, na gerao e calor, e em seguida reaproveitado na geraode energia eltrica.

Alm disso, foram analisadas as tecnologias e equipamentos empregados em na

implantao de um sistema. Sistemas derivados da tecnologia das turbinas a vapor

possuem caractersticas de ser um bom produtor de calor, utilizando o ciclo de topo.

Utilizam turbinas a vapor, que so maquinas de combusto externa, que expelem gases

sem que o mesmo entre em contato com o fluido de processo. Diferente desses

sistemas baseados em turbinas a vapor, os derivados de turbinas a gs, esto cada vezmais sendo utilizados nas indstrias, devido a sua praticidade na instalao e

manuteno e o energtico utilizado, o gs natural que esta sendo muito utilizado. Essa

turbinas so derivadas das utilizadas nos avies de guerra dos Estados Unidos da

Amrica na segunda guerra mundial. Possuem um timo rendimento em comparao

aos motores de combusto interna. Estes so timos geradores de energia eltrica,

tendo em seus gases de exausto um potencia para atividades que necessitem de

vapor com temperatura mediana, entre 300 a 400C.

Alm da gerao de energia (eltrica e trmica) separadamente, pode-se unir as

duas necessidades em sistemas baseados na tecnologia de ciclo combinado. Nesta

tecnologia o principio bsico de co-gerao posto em prtica. utilizado dois tipos de

tecnologias conjuntamente, turbinas a vapor e a gs. aproveitado o calor rejeitado de

um ciclo eletromecnico em uma maquina trmica. Seguindo a ordem de primeiro s

turbinas a gs e em seguida as turbinas a vapor.

O desenvolvimento futuro de sistemas de co-gerao ter um apelo maior no

setor energtico, quando as norma

Documents

Estudo de Aplicado Dos Sistemas de Co-geracao de Energia Na Producao de Energia Eletrica