Kompetanse, utdanning og rekruttering
7.3 Kompetansebehov – bedriftenes vurderinger av eget behov
7.3.2 NHO kompetansebarometer regioner og landet
B i d l i li i i í i
Baseia-se numa metodologia que analisa sistematicamente os processos químicos bem como seus sistemas de utilidades, através da primeira e segunda leis da termodinâmica
Approach de temperatura (∆Tmin): diferença de temperatura mínima permitida entre as correntes
Seu significado está associado a critérios econômicos (custo) e de desempenho Seu significado está associado a critérios econômicos (custo) e de desempenho (recuperação de energia) de uma rede de trocadores de calor
Exemplo 7
Admita duas correntes, uma quente e outra fria, com suas respectivas temperaturas de entrada e saída bem como as entalpias, supondo que o calor recuperado seja Qrec = 11 MW Na unidade industrial há disponível vapor a 180ºC e água a 20ºC O
Exemplo 7
Qrec = 11 MW. Na unidade industrial há disponível vapor a 180 C e água a 20 C. O gerente de produção, preocupado em reduzir os gastos, reuniu sua equipe de engenheiros para estudar a possibilidade de recuperar a energia proveniente apenas das correntes sem utilizar as utilidades ou as empregando na menor apenas das correntes, sem utilizar as utilidades, ou as empregando na menor quantidade possível. Determine o consumo mínimo para um ∆Tmin de 10ºC e para um ∆Tmin de 20ºC, comparando os resultados e sugerindo a melhor opção para o gerente (adaptado de Robin Smith – Chemical Process Design). Admita que os gerente (adaptado de Robin Smith Chemical Process Design). Admita que os custos associados à geração de vapor e de água de refrigeração sejam, respectivamente, de $55/MW e $12/MW.
Análise Pinch
Corrente Tipo Tin Tout Entalpia
1 Fria 40ºC 110ºC 14 MW
2 Quente 160ºC 40ºC -12 MW
Resolução:
O ∆Tmin de 10oC fornece
menor consumo de utilidades para o sistema
Análise Pinch
Diagramas temperatura x entalpia:
Formas de representação gráfica que permitem uma melhor análise de comop ç g q p estão relacionados o approach de temperatura e a quantidade mínima de utilidades frias e quentes
Exemplo 8 Exemplo 8
Considere o fluxograma abaixo, onde há duas correntes quentes e duas frias. As informações sobre elas estão mostradas na tabela
Análise Pinch
Corrente Tipo Tin (oC) Tout (oC) Entalpia
(MW)
Tx. Calorífica (MW/oC)
Alimentação do reator 1 Fria 20 180 32 0,2
Produto do reator 1 Quente 250 40 -31,5 0,15
Alimentação do reator 2 Fria 140 230 27 0,3
Produto do reator 2 Quente 200 80 -30 0,25
Análise Pinch
Curvas Compostas:
Considerando as correntes frias e quentes como se fossem únicas
No intervalo onde as curvas se sobrepõem, o valor da taxa calorífica é obtido pelo somatório das taxas individuais, ou seja, (0,15+0,25 = 0,4)
U t i d li t t d i t é t é d
Uma outra maneira de se analisar o comportamento do sistema é através da Grande Curva Composta (GCC)
Análise Pinch
Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em um Hospital):
Sabidamente, os hospitais são grandes centros consumidores de energia, sendo essa a razão pela qual muitos estudam suas possibilidades de economia energética [DOE, Ostroy, Thumann, European Comission, etc.]
I tit t M i d S S i l (A li t Mé i )
Instituto Mexicano de Seguro Social (Aguascalientes – México) ÆHospital Geral
ÆCentro de lavanderia ÆCentro esportivo
ÆCentro de Apoio Social
ÆCentro de Saúde da Família
1999: 75% do consumo total de energia era suprida por diesel
68% do consumo total representava um custo anual de quase US$ 400.000
ÆNecessidade de se implantar um programa de recuperação energética
Análise Pinch
Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em um Hospital):
Metodologia
9 Obtenção do diagrama energético do complexo hospitalar
9 Coleta de dados termodinâmicos (temperatura pressão entalpias vazões 9 Coleta de dados termodinâmicos (temperatura, pressão, entalpias, vazões mássicas e calores específicos)
9 Identificação das correntes quentes e frias dentro do complexo 9 Identificação das correntes quentes e frias dentro do complexo 9 Determinação do delta T mínimo
9 Construção das curvas compostas (quente e fria)Construção das curvas compostas (quente e fria) 9 Construção da tabela de algoritmo (problem table)
9 Determinação da temperatura pinch e do consumo mínimo de utilidades quentesç p p q e frias
9 Avaliação do potencial de redução de custo energético
Análise Pinch
Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em um Hospital):
A aplicação da metodologia pinch, para qualquer sistema industrial, requer a
id tifi ã ( di d bl ) d id d id d
identificação (em diagrama de blocos) da unidade considerada, com as respectivas indicações das correntes de entrada e saída
Análise Pinch
Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em um Hospital):
Pelo diagrama:
Æ Correntes quentes – requerem resfriamento Æ Correntes frias requerem aquecimento Æ Correntes frias – requerem aquecimento
Æ Utilidades quentes – fonte externa de calor (boilers ou forno)
A demanda por utilidade quente era satisfeita por vapor gerado pelo boiler o A demanda por utilidade quente era satisfeita por vapor gerado pelo boiler, o qual era abastecido por óleo diesel
Æ Utilidades frias – sistema aberto (água natural) ou sistema fechado (torres de Æ Utilidades frias sistema aberto (água natural) ou sistema fechado (torres de resfriamento)
Para aplicação da metodologia pinch:
Æ Corrente vinda da lavanderia (água com sabão) e corrente de vapor Æ Corrente vinda da lavanderia (água com sabão) e corrente de vapor condensado foram identificadas como correntes quentes
Análise Pinch
Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em um Hospital): Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em um Hospital):
Análise Pinch
Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em um Hospital): Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em um Hospital):
Uma vez identificadas as correntes quentes e frias e quantificadas em termos de temperatura e carga térmica as mesmas são agrupadas em intervalos de temperatura e carga térmica, as mesmas são agrupadas em intervalos de temperaturas, constituindo as curvas compostas (uma quente e outra fria)
Estas curvas mostram a quantidade de calor disponível ou perdida no processo, Estas curvas mostram a quantidade de calor disponível ou perdida no processo, para diferentes níveis de temperatura, bem como a quantidade mínima de utilidades quentes e frias a ser empregada de acordo com o delta T mínimo estipulado
Três áreas são evidentes:
9 Á d i t
9 Área de aquecimento 9 Área de troca térmica 9 Área de resfriamento
Resultado:
Consumo atual (1999): 621 kW 238 kW foram reaproveitados 238 kW foram reaproveitados
Análise Pinch
Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em uma destilaria de álcool): Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em uma destilaria de álcool):
Æ Análise de um processo de refino de corrente aquosa de álcool etílico (5 a 10% volume) para teores entre 92 e 96%
Análise Pinch
Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em uma destilaria de álcool): Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em uma destilaria de álcool): Detalhamento do balanço de massa e energia do processo
Análise Pinch
Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em uma destilaria de álcool): Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em uma destilaria de álcool):
Análise Pinch
Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em uma unidade de produção de HNO ): Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em uma unidade de produção de HNO3):
Indústria petroquímica Kutina – Croácia (Tecnologia da década de 1980)
O processo é constituído por 17 trocadores de calor, 2 turbinas e 2 compressores
Análise Pinch
Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em uma unidade de produção de HNO ):
Análise Pinch
Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em uma unidade de produção de HNO ):
Estudo de caso (Aplicação de Tecnologia Pinch em uma unidade de produção de HNO3):
Utilizados por 16 correntes de processo
Proposta: Aproveitamento energético entre as correntes de óxido nitroso e de Proposta: Aproveitamento energético entre as correntes de óxido nitroso e de amônia
Æ Redução da rede de trocadores de calor Æ Redução da rede de trocadores de calor
Æ 3 trocadores precisaram ser redesenhados para as novas condições
Resultado: Redução nos custos com utilidades Æ retorno do investimento: 14,5ç , meses