UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS

Transcrição

Departamento de Tecnologia Agroindustrial
Gestão de Produção do Setor Sucroalcooleiro
SISTEMAS DE COGERAÇÃO
Thiago Chiericato
Ribeirão Preto
03/2010
2
Departamento de Tecnologia Agroindustrial
Gestão de Produção do Setor Sucroalcooleiro
SISTEMAS DE COGERAÇÃO
Thiago Chiericato
Trabalho de Conclusão do Curso de Gestão
do Setor Sucroalcooleiro
Orientador: Glaico Chiericato Júnior
Ribeirão Preto
03/2010
3
Sumário
1.
INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 6
2.
CONCEITOS E INFORMAÇÕES FUNDAMENTAIS ..................................................... 7
3
4
2.1.
GERAÇÃO DISTRIBUÍDA........................................................................................ 7
2.2
GERAÇÃO DE ENERGIA ......................................................................................... 7
2.3
BIOMASSA ................................................................................................................. 8
2.4
BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR ....................................................................... 10
CICLOS TÉRMICOS UTLIZADOS NA COGERAÇÃO ............................................... 11
3.1
CONSIDERAÇÕES .................................................................................................. 11
3.2
CICLO RANKINE .................................................................................................... 12
3.3
CICLO BRAYTON ................................................................................................... 13
3.4
CICLO COMBINADO .............................................................................................. 14
3.5
CICLO DE COGERAÇÃO COM MOTORES ALTERNATIVOS .......................... 15
3.6
CICLO DE COGERAÇÃO COM PRODUÇÃO DE FRIO ...................................... 16
3.7
TIPOS DE COGERAÇÃO ........................................................................................ 18
3.7.1
TOPPING CYCLE (CICLO DE TIPO) .............................................................. 18
3.7.2
BOTTOMING CYCLE (CICLO DE FUNDO) ................................................... 18
MÁQUINAS EMPREGADAS NA COGERAÇÃO ........................................................ 19
4.1
TURBINAS A VAPOR ............................................................................................. 19
4.1.1
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO .............................................................. 19
4.1.2
PRINCIPAIS COMPONENTES ........................................................................ 21
4.1.3
CLASSIFICAÇÃO DAS TURBINAS A VAPOR ............................................ 22
4.1.4
TIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS TURBINAS A VAPOR ........................ 23
4.2
TURBINAS A GÁS................................................................................................... 25
4.2.1
4.2.2
4.2.3
CLASSIFICAÇÃO DE UMA TURBINA A GÁS ............................................ 27
4.3
MOTORES ALTERNATIVOS ................................................................................. 29
4.3.1
4
4.3.2
4.3.3
CLASSIFICAÇÃO DOS MOTORES ALTERNATIVOS ................................ 32
4.4
5
4.4.1
CLASSIFICAÇÃO DAS CALDEIRAS ............................................................ 34
4.4.2
4.4.3
COMBUSTÍVEIS ............................................................................................................. 37
5.1
6
CALDEIRAS ............................................................................................................. 34
BIOMASSA ............................................................................................................... 37
5.1.1
BAGAÇO DA CANA-DE-AÇÚCAR ............................................................... 39
5.1.2
A PONTECIALIDADE ENERGÉTICA DOS RESÍDUOS DE BIOMASSA DA
CANA-DE AÇÚCAR.........................................................................................42
5.1.3
CONSTUIÇÃO DO BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR .............................. 44
5.1.4
A BIOMASSA PALHAS E PONTAS ............................................................... 44
APLICAÇÕES E LEGISLAÇÃO SOBRE A COGERAÇÃO ......................................... 46
6.1
A COGERAÇÃO E O SISTEMA ELÉTRICO DE DISTRIBUIÇÃO ..................... 46
6.2
A COGERAÇÃO E AS INDÚSTRIAS .................................................................... 47
6.2.1
A COGERAÇÃO NO SETOR SUCRO-ALCOOLEIRO .................................. 47
6.2.2
COGERAÇÃO NO SETOR DE PAPEL E CELULOSE .................................. 53
6.2.3
A COGERAÇÃO NA INDÚSTRIA DE CERÂMICA...................................... 54
6.2.4
A COGERAÇÃO NO CONTEXTO DE OUTROS SETORES DA
ECONOMIA.......................................................................................................55
6.3
A REGULAMENTAÇÃO E AS CONDIÇÕES DE VENDA DE ENERGIA POR
COGERADORES ...................................................................................................... 56
6.3.1
CONSIDERAÇÕES SOBRE A LEGISLAÇÃO A RESPEITO DA
COGERAÇÃO NO BRASIL ............................................................................. 56
7
CONCLUSÕES ................................................................................................................. 59
8
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 60
5
RESUMO
Diante das mudanças ocorridas no sistema elétrico brasileiro, as privatizações,
a adoção de um mercado competitivo descentralizado e a necessidade do uso mais racional da
energia, a cogeração vem sendo apontada como uma alternativa de destaque.
A eletricidade gerada por meio do bagaço da cana é um dos produtos que
contribuíram para que os derivados da cana-de-açúcar ocupassem a quarta posição em 2000
na matriz de oferta energética brasileira, perdendo apenas para a lenha, a energia hidráulica e
derivados de petróleo. Além de prover a auto-suficiência energética na safra, a geração de
eletricidade através do bagaço proporciona excedentes que, desde 1987, são comercializados
junto ao setor elétrico. Mesmo com o crescimento na comercialização desses excedentes, há
um potencial a ser comercializado de cerca de 3.720 MW.
Este trabalho abordará os princípios de funcionamento de uma planta de
cogeração, os equipamentos utilizados, os combustíveis e suas aplicações nos diversos setores
da economia. Também serão mencionadas algumas considerações a respeito da legislação
brasileira referente ao assunto.
Palavras-chave: Cogeração, bagaço de cana, auto-suficiência, geração de eletricidade
6
1. INTRODUÇÃO
A reestruturação que o setor elétrico brasileiro atravessa, envolvendo não
apenas as mudanças na legislação como também a privatização de suas empresas, é
consequência, principalmente, da crise financeira que impossibilita os investimentos
necessários para garantir a oferta de energia. Antes do racionamento os riscos de déficit eram
cada vez mais elevados e, apesar da tradicional tendência do setor em superestimar a
demanda, nos últimos anos este crescimento superou todas as previsões existentes.
Dentro deste contexto, a incorporação de sistemas de cogeração aos sistemas elétricos de
potência torna-se cada vez mais interessante no Brasil, devido ao fato de que a cogeração
aumenta a oferta de energia elétrica através do uso mais eficiente do calor, o qual já é
utilizado para atender às linhas de processos nas indústrias, por exemplo.
A cogeração, por definição, é um meio no qual se produz, de uma forma
combinada, energia elétrica e formas usuais de energia térmica (tal como calor ou vapor)
utilizadas em indústrias, comércio, aquecimento ou resfriamento, através do uso sequencial da
energia a partir de um combustível.
Com a implantação do gasoduto Bolívia-Brasil e com a disponibilidade do gás
natural, é interessante apresentar as alternativas tecnológicas para a cogeração, visando o uso
e comercialização de energia elétrica, como é o caso das turbinas a gás e seus arranjos, os
quais possibilitam maior eficiência do combustível utilizado.
Além da geração através do uso do gás natural, vale ressaltar a eletricidade
produzida, principalmente, pelas usinas de açúcar e álcool, através da biomassa proveniente
do bagaço. Deve-se destacar que a colheita da cana-de-açúcar ocorre no período de menor
disponibilidade hídrica, quando um melhor aproveitamento do bagaço gerado pela indústria
da cana poderia gerar um excedente de energia elétrica para ser vendido às concessionárias.
7
2. CONCEITOS E INFORMAÇÕES FUNDAMENTAIS
2.1. GERAÇÃO DISTRIBUÍDA
Em geral se considera como geração distribuída ou geração descentralizada de
energia qualquer fonte geradora com produção destinada, em sua maior parte, a cargas locais
ou próximas, alimentadas sem necessidade de transporte da energia através da rede de
transmissão.
Podem ser consideradas como geração descentralizada de energia, qualquer
que seja seu uso (na base, na ponta ou para ambos os fins), as seguintes fontes:
- Cogeração: produção simultânea de energia térmica e de energia elétrica, a
partir de combustíveis;
- Pequenas centrais elétricas de qualquer natureza (hidrelétricas, eólicas,
térmicas, fotovoltaicas, etc...) até 30 MW de potência instalada, sem restrição de qual seja o
proprietário (produtor independente, autoprodutor, concessionária, etc);
- Frio/calor distrital: produção simultânea, para distribuição comercial, de água
gelada ou quente ou vapor, para resfriamento ou aquecimento, e de energia elétrica;
- Outras fontes energéticas: uso de geradores de emergência para a geração de
energia elétrica ou disponibilização de energia já contratada que não venha a ser usada
durante certo período;
- Redução da demanda pelo controle on-line do consumo;
- Armazenamento de energia elétrica para posterior reinjeção na rede.
2.2 GERAÇÃO DE ENERGIA
Cogeração de energia é a geração simultânea de energia mecânica e térmica, a
partir de uma fonte primária de energia, com a produção de vapor1. A relação da menor
(térmica ou mecânica) deve ser no mínimo 10% do total. A palavra co-gerador é usada para
representar a empresa que possui em suas instalações equipamentos de cogeração.
1
O produto é normalmente o vapor usado no processo. Na verdade, o produto é o calor que pode se apresentar
de diversas outras formas, como frio, ar comprimido, água quente, ar frio, água fria, etc.
8
O combustível usado pelo co-gerador pode ser convencional (gás, óleo, carvão,
etc) ou algum tipo de resíduo agroindustrial (cavacos de madeira, bagaço, palha de arroz, etc).
São muitas as atividades industriais e, algumas vezes, comerciais, que se
utilizam de grandes quantidades de energia térmica, podendo ser frio ou calor. A necessidade
de calor sempre é maior, sobretudo na agroindústria e na indústria de transformação, como
açúcar e álcool, sucos de frutas, beneficiamento de arroz e de madeira, extração de óleo
vegetal, papel e celulose, tinturaria, cervejaria, cimento, vidro, cerâmica, produtos químicos e
alimentos em geral. [14]
Já o frio (congelamento, climatização de ambientes, etc...) em larga escala é
utilizado pelos segmentos de frigoríficos e sucos, tecelagem, hospitais, hotéis, shoppings, etc.
Do ponto de vista empresarial, podemos resumir dizendo que a cogeração é
sinônimo de diminuição de custos, com diminuição de dependência energética. Para as
empresas que têm condições para cogerar em suas instalações, esta pode ser a forma mais
econômica para atender as necessidades internas de vapor (e/ou frio) e de eletricidade, reduzir
custos de operação e aumentar a confiabilidade de suprimento.
2.3 BIOMASSA
Do ponto de vista energético, biomassa é toda matéria orgânica, de origem
animal ou vegetal, que pode ser utilizada na produção de energia. [15]
A quantidade de biomassa existente na Terra é da ordem de dois trilhões de
toneladas, o que significa cerca de 400 toneladas per capita. Em termos energéticos, isso
corresponde a mais ou menos 3000 EJ por ano; ou seja, oito vezes o consumo mundial de
energia primária (da ordem de 400 EJ por ano) [16].
Uma das principais vantagens da biomassa é que, embora de eficiência
reduzida, seu aproveitamento pode ser feito diretamente, através da combustão em fornos,
caldeiras, etc. Além disso, a médio e longo prazo, a exaustão de fontes não-renováveis e as
pressões ambientalistas acarretarão maior aproveitamento energético da biomassa.
Embora grande parte da biomassa seja de difícil contabilização, devido ao uso
não comercial, estima-se que, atualmente, ela representa cerca de 14% de todo o consumo
mundial de energia primária. Esse índice é superior ao do carvão mineral e similar ao do gás
natural e ao da eletricidade. Nos países em desenvolvimento, essa parcela aumenta para 34%,
9
chegando a 60% na África. No Brasil, a biomassa representa cerca de 20% da oferta primária
de energia.
A precariedade e falta de informações oficiais sobre o uso da biomassa para
fins energéticos são obstáculos para sua utilização. Contudo, essa imagem relativamente
pobre da biomassa está mudando gradativamente.
No Brasil, além da produção de álcool, queima em fornos, caldeiras e outros
usos não-comerciais, a biomassa apresenta grande potencial no setor de geração de energia
elétrica. O setor sucro-alcooleiro gera uma grande quantidade de resíduos, que pode ser
aproveitada na geração de eletricidade, principalmente em sistemas de cogeração. A produção
de madeira, em forma de lenha, carvão vegetal ou toras também gera uma grande quantidade
de resíduos, que pode igualmente ser aproveitada na geração de energia elétrica.
A quantidade de energia aproveitável a partir de resíduos de extração vegetal é
função do poder calorífico desses resíduos. Também pesa sobre a decisão econômica de
implantação de usinas de aproveitamento o transporte desses resíduos até as usinas. O tipo de
produção de madeira, atividade extrativista ou reflorestamento, influi na distribuição espacial
dos resíduos gerados. Nos casos de extração seletiva e beneficiamento descentralizado, o
aproveitamento de resíduos pode se tornar economicamente inviável. Os estados brasileiros
com maior potencial de aproveitamento de resíduos da madeira para a geração de energia
elétrica são: Pará (atividade extrativista) e São Paulo (reflorestamento).
Ao contrário da produção de madeira, o cultivo e o beneficiamento da cana são
realizados em grandes e contínuas extensões e o aproveitamento de resíduos (bagaço, palha,
etc.) é facilitado pela centralização dos processos de produção. O Estado de São Paulo é o
maior produtor nacional de cana-de-açúcar. Entre os demais estados, destacam-se Paraná e
Pernambuco.
Existem ainda outros combustíveis possíveis de serem usados para cogeração,
como o dendê, o buriti, o babaçu e a andiroba, fartamente encontrados na Região Amazônica,
além de resíduos agrícolas, encontrados nas Regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste, com
destaque para os Estados do Paraná e Rio Grande do Sul. 9
No caso específico do Estado de São Paulo, o mais industrializado do país,
com uma densidade populacional superior à da China, a produção de biomassa energética,
através da cana-de-açúcar, é intensa, sendo comparável à produção de energia hidráulica. Isso
se deve ao fato de o Estado ser importador de eletricidade (40% do que consome) e
exportador de álcool para o resto do país. Verifica-se, portanto, que, apesar da produção de
10
biomassa ser mundialmente considerada uma atividade extremamente demandante de terras,
mesmo numa região com alta densidade demográfica é possível encontrar áreas para essa
atividade.
Segundo dados do Balanço Energético Nacional de 1999, a participação da
biomassa na produção de energia elétrica é resumida a cerca de 3%, dividida entre o bagaço
de cana-de-açúcar (1,2%), os resíduos madeireiros da indústria de papel e celulose (0,8%),
resíduos agrícolas e silvícolas diversos (0,6%) e a lenha (0,2%) [17].
2.4 BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR
Atualmente, o recurso de maior potencial para geração de energia elétrica é o
bagaço de cana-de-açúcar. A alta produtividade alcançada pela lavoura canavieira, acrescida
de ganhos sucessivos nos processos de transformação da biomassa sucro-alcooleira, tem
disponibilizado enorme quantidade de matéria orgânica sob a forma de bagaço nas usinas e
destilarias de cana-de-açúcar, interligadas aos principais sistemas elétricos, que atendem a
grandes centros de consumo dos estados das regiões Sul e Sudeste.
Historicamente a cana de açúcar é um dos principais produtos agrícolas do
Brasil, sendo cultivada desde a época da colonização. Do seu processo de industrialização
obtém-se como produtos o açúcar nas suas mais variadas formas e tipos, o álcool (anidro e
hidratado), o vinhoto e o bagaço. O bagaço é um subproduto inevitável tanto no processo para
produção de álcool quanto no de açúcar.
Devido à grandeza dos números do setor sucro-alcooleiro no Brasil, não se
pode tratar a cana-de-açúcar, apenas como mais um produto, mas sim como o principal tipo
de biomassa energética, base para todo o agronegócio sucro-alcooleiro, representado por 350
indústrias de açúcar e álcool e 1.000.000 empregos diretos e indiretos em todo o Brasil. [18].
Na produção de etanol, cerca de 28% da cana é transformada em bagaço. Em
termos energéticos, o bagaço equivale a 49,5%, o etanol a 43,2% e o vinhoto a 7,3%. Em
1998, foram produzidos cerca de 84,3 milhões de toneladas de bagaço de cana-de-açúcar.
Desse montante, somente 3,8 milhões de toneladas (4,5%) foram utilizados na produção de
energia elétrica; o restante foi utilizado para produção de calor em caldeiras de baixa
eficiência, nas indústrias de produção de álcool etílico (43%), de alimentos e bebidas – açúcar
e aguardente (53,3%) – e, em menor escala, nas indústrias de papel e celulose (0,1%) [15].
11
3
CICLOS TÉRMICOS UTLIZADOS NA COGERAÇÃO
As plantas de cogeração são baseadas em ciclos térmicos da termodinâmica..
Estes ciclos ideais se equivalem aos ciclos reais de algumas máquinas térmicas. Este capítulo
abordará estes ciclos térmicos em conjunto com a cogeração.
3.1 CONSIDERAÇÕES
Nos ciclos térmicos considera-se que fluidos térmicos (que transportam
energia) estejam presentes, nas situações de existência ou não de fluxo.
Para determinar os parâmetros do ciclo, avaliam-se as mudanças de
propriedades deste fluido, as transferências de trabalho e a eficiência térmica.
Para os fins de análise e compreensão da cogeração, é fundamental considerar
os seguintes parâmetros de um ciclo:
Índice específico de transferência de energia é a quantidade de energia
transportada por unidade de massa do fluido, conforme Equação 1.
(1)
Consumo específico é a massa da substância energética para produzir uma
unidade de energia, de acordo com a Equação 2.
(2)
A eficiência térmica é a energia transferida para um ciclo em relação à
quantidade de calor (energia térmica) trocada pelo ciclo, conforme equação 3.
(3)
12
A escolha de um dos sistemas apresentados a seguir, por permitirem diferentes
configurações, deve levar em conta a viabilidade técnico-econômica, as necessidades
estratégicas e outras variáveis como disponibilidade de água, espaço, combustível, condições
ambientais, etc.
3.2 CICLO RANKINE
No ciclo Rankine utiliza-se o calor proveniente da combustão de combustíveis
para geração de vapor num equipamento chamado caldeira ou gerador de vapor. Portanto, a
energia térmica acumulada em forma de calor pode ser utilizada para aquecimento, processos
industriais e para a geração de energia elétrica, acionando uma turbina a vapor acoplada a um
gerador elétrico. O rendimento térmico máximo que pode ser obtido na prática, com este
processo, é de aproximadamente 30 a 35%, ou seja, 1/3 da energia do combustível pode ser
convertido em energia térmica [1].
Esse ciclo de cogeração permite a utilização de combustíveis mais baratos,
como resíduos industriais, carvão, lenha, bagaço de cana, etc. em que muitas vezes sãoúnicos
disponíveis no local.
As Figuras 1a e 1b ilustram o ciclo Rankine convencional e com cogeração.
Figura 1 - Ciclo Rankine sem cogeração (a) e com cogeração (b)
13
A grande vantagem em termos de eficiência energética (e conseqüentemente
econômicos e ambientais) do processo de cogeração é o fato de que a partir do mesmo
combustível se produz a energia térmica e mecânica / elétrica. Desta forma, é utilizado para o
processo o calor residual do vapor, geralmente de baixa pressão da exaustão da turbina a
vapor (turbinas de contrapressão), ou de uma extração numa turbina de condensação.
Na prática, o rendimento térmico do ciclo com cogeração é calculado
somando-se o total de energia utilizada, ou seja, a energia elétrica gerada mais a energia
térmica utilizada no processo, dividindo-se pelo total da energia fornecida pelo combustível
[1].
Entretanto, do ponto de vista técnico, esta forma de avaliação do rendimento
não é adequada, pois são consideradas formas diferentes de energia (térmica e mecânica) do
ponto de vista da Segunda Lei da Termodinâmica. Isto porque, conforme a Segunda Lei, calor
nunca pode ser integralmente convertido em trabalho, enquanto que a recíproca é sempre
verdadeira.
3.3 CICLO BRAYTON
O ciclo Brayton de turbina a gás vem se tornando um método cada vez mais
utilizado para a geração de energia. Neste tipo de máquina, o ar atmosférico é continuamente
succionado pelo compressor, onde é comprimido para uma alta pressão. O ar comprimido
entra na câmara de combustão (combustor), é misturado ao combustível e ocorre a combustão,
resultando em gases com temperaturas bastante elevadas. Os gases provenientes da
combustão se expandem através da turbina e descarregam na atmosfera.
Parte do trabalho desenvolvido é utilizada para acionar o compressor, o
restante é utilizado para acionar um gerador elétrico ou um dispositivo mecânico.
O rendimento térmico do ciclo Brayton é de aproximadamente 35%, mas
atualmente, existem turbinas que conseguem um rendimento de 41% [1].
14
Figura 2 - Ciclo Brayton sem cogeração (a) e com cogeração (b)
A cogeração no ciclo Brayton é implementada através da adição de uma
caldeira de recuperação de calor ao ciclo (Figura 2). Neste caso, os gases de exaustão da
turbina são direcionados para a caldeira, de modo a gerar vapor. Este é o ciclo proposto para a
utilização do gás natural na maioria dos sistemas de cogeração atuais utilizando como
combustível o gás natural, que é a tendência atual no Brasil, nas indústrias em que o consumo
de vapor é bastante elevado como nas indústrias de papel e celulose e indústrias químicas,
onde existe a disponibilidade deste combustível.
3.4 CICLO COMBINADO
O ciclo combinado é recomendado nas situações em que se deseja produzir
energia elétrica e energia térmica úteis em quantidades variáveis de acordo com as cargas
consumidoras ou para atendimento de mercados específicos. O ciclo combinado é baseado na
junção dos ciclos de potência Brayton e Rankine conjuntamente. Neste tipo de arranjo, o calor
liberado por um ciclo é usado parcialmente ou totalmente como entrada de calor para o outro
ciclo.
15
Figura 3 – O ciclo combinado
Através do ciclo combinado (Brayton-Rankine), os gases de exaustão da
turbina a gás estão numa temperatura relativamente elevada, normalmente entre 450 e 550°C
[1]. Deste modo, o fluxo de gás quente pode ser utilizado numa caldeira de recuperação de
calor para geração de vapor que por sua vez, serve como fluido de trabalho para o
acionamento de uma turbina a vapor, gerando um adicional de energia. Portanto, o ciclo
combinado tem uma eficiência térmica maior que a dos ciclos Rankine e Brayton
separadamente. Este tipo de processo de cogeração é o mais recomendado para os locais onde
a demanda de eletricidade é superior a demanda de vapor, ou seja, nas indústrias
eletrointensivas.
3.5 CICLO DE COGERAÇÃO COM MOTORES ALTERNATIVOS
Este ciclo utiliza motores alternativos de combustão interna para produzir
trabalho em acionamento mecânico ou geração de energia elétrica quando acoplados em
geradores (alternadores). A cogeração é obtida com a recuperação da energia térmica residual
16
dos gases de exaustão, e também, na recuperação do calor dos sistemas de lubrificação de
resfriamento das camisas dos pistões.
Devido à quantidade de energia residual recuperada neste ciclo ser baixa, sua
aplicação freqüentemente é mais utilizada em instalações que necessitam de quantidades
maiores de energia elétrica e mecânica e de quantidades menores de calor em temperaturas
moderadas.
Figura 4 – Cogeração com motor alternativo
3.6 CICLO DE COGERAÇÃO COM PRODUÇÃO DE FRIO
Os ciclos de cogeração com produção de frio são utilizados nos lugares onde
além da necessidade de produção de energia elétrica, também possuem sistemas de
condicionamento ambiental e sistemas de refrigeração. Este ciclo de cogeração pode ser
17
aplicado tanto no setor industrial, em frigoríficos, por exemplo, como no setor terciário, em
shopping centers, operando em conjuntos com o sistema de ar condicionado e resfriamento de
água. A Figura 5 ilustra algumas aplicações deste tipo.
Figura 5 – Cogeração com produção de frio
Os resfriadores por absorção são os equipamentos ideais para essas aplicações.
Uma característica particular do sistema de absorção está no fato de requerer
um consumo pequeno de trabalho porque o processo de bombeamento envolve um líquido
[2]. Este sistema apresenta custo maior que outros tipos de equipamentos de refrigeração, mas
possuem a vantagem de terem menores custos de manutenção, serem silenciosos e
ambientalmente são mais corretos, pois não utilizam gases CFC que atacam o ozônio da
atmosfera.
18
3.7 TIPOS DE COGERAÇÃO
Os sistemas de cogeração são separados em dois grupos em função da
seqüência em que a energia é utilizada no processo produtivo. Existem dois tipos de
cogeração, as do tipo topping cycle e as do tipo bottoming cycle
3.7.1
TOPPING CYCLE (CICLO DE TIPO)
Nos ciclos do tipo topping, a produção de energia elétrica ocorre em uma etapa
anterior à etapa em que o processo produtivo utiliza a energia térmica.
Um exemplo de aplicação deste tipo é quando o combustível é queimado em
um gerador de vapor que é utilizado para gerar potência em um turbo gerador e o calor
rejeitado pela turbina é empregado no processo produtivo.
Esta configuração é a mais utilizada nos sistemas de cogeração, sendo adotada
no setor sucro-alcooleiro e na indústria química que utiliza o gás natural.
3.7.2
BOTTOMING CYCLE (CICLO DE FUNDO)
Nos ciclos do tipo bottoming, o energético produz primeiramente o calor que é
utilizado diretamente no processo.
Uma aplicação para este ciclo ocorre na industria cimenteira, onde o calor
primeiramente aquece uma fornalha e o calor residual de baixa temperatura é utilizado para
gerar eletricidade.
A escolha do tipo de cogeração a ser utilizada deve levar em conta as
necessidades elétricas e térmicas de cada aplicação.
19
4
MÁQUINAS EMPREGADAS NA COGERAÇÃO
As plantas de cogeração são formadas de vários arranjos de equipamentos,
desde simples turbinas acopladas a caldeiras, até sistemas mais complexos. Neste capítulo
será tratado o funcionamento e os tipos desses equipamentos utilizados na cogeração.
4.1 TURBINAS A VAPOR
As turbinas a vapor são máquinas de combustão externa (os gases resultantes
da queima do combustível não entram em contato com o fluído de trabalho que escoa no
interior da máquina e realiza os processos de conversão da energia do combustível em
potência de eixo). Devido a isto, apresentam uma flexibilidade em relação ao combustível a
ser utilizado, podendo usar inclusive aqueles que deixam resíduos sólidos (cinzas) durante a
queima. Como as turbinas a vapor são máquinas de combustão externa, então o calor
necessário para a ebulição do condensado e para o superaquecimento posterior deve ser
transferido dos produtos de combustão ao fluído de trabalho através das serpentinas no
interior da caldeira. As turbinas a vapor são máquinas de grande velocidade. Se toda a energia
disponível se transforma em energia cinética na saída da turbina, a velocidade do vapor na
mesma seria muitas vezes superior a velocidade do som e a velocidade periférica do rotor para
aproveitar com bom rendimento esta energia poderia chegar a ser superior ao limite de
resistência dos materiais empregados. Além das altas velocidades as turbinas a vapor
modernas trabalham em condições super críticas de pressão e temperatura.
4.1.1
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
Uma máquina motora a vapor tem como objetivo transformar a energia,
contida no fluxo contínuo de vapor que receber, em trabalho mecânico. Sabe-se, da segunda
lei da termodinâmica, que somente parte da energia contida no vapor que chega à máquina
poderá ser convertida em trabalho. A parte restante da energia, que não pode ser transformada
em trabalho, permanece no vapor descarregado pela máquina.
O trabalho mecânico realizado pela máquina pode ser o acionamento de um
equipamento qualquer, como, por exemplo, um gerador elétrico, um compressor, uma bomba.
A energia não utilizada, que permanece no vapor descarregado pela máquina, é, em muitos
20
casos, simplesmente rejeitada para o ambiente, em um condensador. Em outras situações,
entretanto, é possível aproveitar o vapor descarregado pela máquina para fins de aquecimento.
Aproveitam-se assim suas energias residuais, melhorando, em conseqüência, de forma
significativa o rendimento global do ciclo.
Em uma turbina a vapor a transformação de energia do vapor em trabalho é
feita em duas etapas. Inicialmente, a energia do vapor é transformada em energia cinética.
Para isso o vapor é obrigado a escoar através de pequenos orifícios, de formato
especial, denominados expansores, onde, devido à pequena área de passagem, adquire alta
velocidade, aumentando sua energia cinética, mas diminuindo, em conseqüência, sua entalpia.
Em um expansor, além do aumento de velocidade e da diminuição da entalpia, ocorre também
queda na pressão, queda na temperatura e aumento no volume específico do vapor.
Na segunda etapa da transformação, a energia cinética obtida no expansor é
transformada em trabalho mecânico. Esta transformação de energia pode ser obtida de duas
maneiras diferentes: segundo o princípio da ação ou segundo o princípio da reação, conforme
ilustrado na Figura 6b.
Se o expansor for fixo e o jato de vapor dirigido contra um anteparo móvel, a
força de ação do jato de vapor irá deslocar o anteparo, na direção do jato, levantando o peso.
Se, entretanto o expansor puder mover-se, a força de reação, que atua sobre ele, fará com que
se desloque, em direção oposta do jato de vapor, levantando o peso. Em ambos os casos a
energia do vapor foi transformada em energia cinética no expansor e esta energia cinética,
então, convertida em trabalho [3].
21
Figura 6 – (a e b) Turbina de ação e reação (c e d) princípio de ação e reação
4.1.2
PRINCIPAIS COMPONENTES
Uma turbina a vapor é constituída basicamente pelos seguintes elementos:
- Carcaça, geralmente dividida em 2 partes longitudinalmente para facilitar o
acoplamento e desmontagem, e que contém o sistema de pás fixas ou distribuidores;
- Rotor com pás em sua periferia, sobre o qual incide o vapor e onde é feita a
transformação na direção e magnitude da velocidade do vapor;
- Sistema de comando e válvulas para regular a velocidade e potência da
turbina modificando a descarga do vapor;
- Acoplamento para conexão mecânica com o gerador que vai acionar;
- Dispositivo de expansão, sempre constituído de um bocal fixo ou móvel
(diretrizes), no qual a energia de pressão do vapor se transforma em energia cinética;
- Junta de labirinto, necessária para reduzir o calor gerado quando acontece
ocontato rotor-estator, já que, devido as altas velocidades, o calor gerado quando ocorresse
22
qualquer contato poderia produzir calor suficiente para fundir o material do rotor ou até
mesmo danificar o eixo.
4.1.3
CLASSIFICAÇÃO DAS TURBINAS A VAPOR
As turbinas a vapor podem ser classificadas segundo os seguintes critérios:
a) Quanto à direção do movimento do vapor em relação ao rotor:
- Turbinas a vapor axiais: são aquelas que o vapor se move dentro do rotor em
direção aproximadamente paralela ao eixo são as mais comuns;
- Turbinas a vapor radiais: são aquelas em que o vapor se desloca
aproximadamente em sentido perpendicular ao eixo da turbina;
- Turbinas a vapor tangenciais: são aquelas em que o vapor se desloca
tangencialmente ao rotor.
b) Quanto a forma do vapor atuar no rotor:
- Turbinas a vapor de ação: quando o vapor se expande somente nos órgãos
fixos (pás diretrizes e bocais) e não nos órgãos móveis (pás do rotor). Portanto, a pressão é a
mesma sobre os dois lados do rotor;
- Turbinas a vapor de reação: quando o vapor se expande também no rotor. Ou
seja, que a pressão de vapor na entrada do rotor é maior que na saída do mesmo;
- Turbinas a vapor mistas: quando uma parte da turbina a vapor é de ação e
outra parte de reação.
c) Quanto a condição do vapor de escape:
- Turbinas a vapor de escape livre: nas quais o vapor sai diretamente para a
atmosfera. Portanto a pressão de escape é igual a pressão atmosférica;
- Turbinas a vapor de condensador: nas quais na saída existe um condensador
onde o vapor se condensa diminuindo a pressão e temperatura. A pressão de escape do vapor
é inferior a pressão atmosférica;
- Turbinas a vapor de contrapressão: nas quais a pressão de escape do vapor é
superior a pressão atmosférica. O vapor de escape é conduzido a dispositivos especiais para
sua posterior utilização (ex.: calefação, alimentação de turbina de baixa pressão, etc.);
- Turbinas a vapor combinadas: nas quais uma parte do vapor é retirada da
turbina antes de sua utilização, empregando-se esta parte subtraída para calefação e outros
23
usos; o resto do vapor continua a sua evolução normal no interior da turbina e, na saída, vai
para a atmosfera ou ao condensador.
d) Quanto ao estado do vapor na entrada:
- Turbinas a vapor de vapor vivo: quando o vapor de entrada vem diretamente
da caldeira.
Por sua vez elas podem ser:
- de vapor saturado;
- de vapor superaquecido;
e) Turbinas a vapor de vapor de escape: quando se utiliza a energia contida no
vapor de escape de uma de outra máquina térmica (por ex.: a máquina a vapor, a turbina de
contrapressão, etc). A maioria delas são de vapor saturado
4.1.4
TIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS TURBINAS A VAPOR
Após a classificação feita no item anterior podemos fazer uma grande
variedade de combinações de modo a obter o tipo mais adequado de turbina a vapor às
necessidades da planta de cogeração.
A seguir, descreveremos alguns modelos típicos de turbinas a vapor.
a) Turbinas a vapor elementar de ação e de um só estágio:
Conhecida também como turbina De Laval. Possui um único estágio de pressão
e de velocidade, todo o salto térmico ocorre neste estágio, sendo a transformação de entalpia
em energia cinética feita nos bocais e a transformação de energia em trabalho feita nas
palhetas.
b) Turbinas a vapor de ação com um só estágio de pressão e vários estágios de
velocidade.
Conhecida também como roda de Curtis. O vapor se expande por completo no
bocal de entrada, transformando a entalpia em energia cinética. No primeiro rotor é convertida
toda a diferença de pressão em velocidade.
A transformação da energia cinética em trabalho ocorre em vários estágios de
velocidade, separados por palhetas fixas que apenas mudam a direção do escoamento
mantendo a velocidade e pressão constantes. Como por todos os estágios deve passar a mesma
quantidade de vapor e a velocidade vai diminuindo, é necessário que as seções por onde passa
o vapor vá aumentando, o que implica numa variação do diâmetro dos rotores sucessivos.
24
O principal inconveniente dos estágios de velocidade é que, devido as altas
velocidades do vapor, aumentam consideravelmente as perdas por atrito, sobretudo se
existirem muitos estágios. Esta é a causa para que na prática, se adote um pequeno número de
estágios. Em resumo, os estágios de velocidade são particularmente vantajosos para as
turbinas de baixa e média potência que necessitam de reduzido número de estágios.
c) Turbinas a vapor de reação com um só estágio de velocidade e vários
estágios de pressão.
Conhecida também como turbina de prazos. É equivalente a várias turbinas
simples montadas num mesmo eixo uma em seguida da outra.
A queda total de pressão (salto térmico total) entre a entrada e a saída é
subdividida em certo número de quedas parciais, uma para cada estágio.
d) Turbinas a vapor de reação de fluxo radial.
O vapor flui no sentido radial desde o eixo até a periferia da máquina. Ambos
os sistemas de pás giram em direção contrária. Tem a vantagem de um pequeno custo do
sistema de pás e ocupa pouco espaço.
e) Turbinas a vapor de contrapressão.
Não tem condensador e o vapor de escape está ligado a um aparato que utiliza
vapor a uma pressão mais baixa. É utilizada em indústrias em que além de gerar sua própria
energia elétrica, precisam de vapor a pressões moderadas para utilização industrial,
aquecimento por exemplo. É também utilizada para aumentar a potência de uma central de
vapor já construída, sendo denominada neste caso turbina superior.
f) Turbinas a vapor Tándem-Compound.
Caracterizada por ser constituída por vários corpos. Representa a concepção
das turbinas a vapor mais modernas. O vapor procedente da caldeira entra no primeiro destes
corpos, que é de alta pressão, de onde se expande e, na sua saída, se introduz no corpo
seguinte, de menor pressão, onde sofre nova expansão, e assim sucessivamente. Geralmente,
depois da saída do último rotor, o vapor, a baixa pressão, entra no condensador. Todos os
rotores são montados no mesmo eixo. São utilizadas nas centrais térmicas.
25
4.2 TURBINAS A GÁS
As turbinas a gás (TG) são máquinas pertencentes ao grupo de motores de
combustão interna e sua faixa de operação vai desde pequenas potências como nas
microturbinas a gás até as grandes potências.
Elas possuem as vantagens de terem pequeno peso e volume e de ocuparem
pouco espaço em relação às outras máquinas térmicas. Devido a esses fatores e a sua
versatilidade, seu uso está em considerável crescimento nos últimos anos.
As turbinas a gás possuem uma vantagem bastante grande quando comparadas
aos motores alternativos, devido não haver movimentos alternativos, diminuindo o atrito entre
superfícies sólidas como a que ocorre entre as camisas dos cilindros e pistões. Isto significa a
quase inexistência de problemas de balanceamento e, ao mesmo tempo, um baixo consumo de
óleo lubrificante uma vez que o mesmo não entra em contato direto com partes quentes e nem
com os produtos de combustão. Quando comparadas com as turbinas a vapor, as turbinas a
gás possuem a vantagem de não necessitar de fluido refrigerante facilitando sua instalação.
Assim, elas apresentam alta confiabilidade.
Geralmente as turbinas a gás são denominadas pelo seu conjunto completo
formado por três componentes principais: o compressor, responsável pela elevação de
pressão, o aquecedor do fluido de trabalho (combustor) e a turbina propriamente dita.
Seu campo de aplicação é bastante variado, podendo ser aplicado como
elemento propulsor de aviões e navios e como acionamento mecânico em bombeamento bem
como na geração de eletricidade. As turbinas a gás são atualmente os equipamentos que mais
tem se difundido nas instalações que necessitam de calor para o processo ou uma grande
quantidade de eletricidade obtidos em sistemas de cogeração que disponham de gás natural.
Como desvantagens das turbinas a gás têm-se: o baixo rendimento e a alta
rotação, fatores bastante desfavoráveis no caso de aplicação industrial.
26
4.2.1
Considere-se então, para descrição da operação de turbinas a gás com
finalidade de acionamento, conforme Figura 7.
Figura 7 – Corte longitudinal de uma turbina a gás
Por meio de um compressor, o ar (comburente) é comprimido (elevando a
pressão) e conduzido a uma câmara de combustão onde o combustível é introduzido, que pode
ser gasoso, líquido ou mesmo sólido. Este será queimado sob uma condição de pressão
constante, num processo de queima em regime contínuo, aumentando a temperatura dos gases
e introduzindo, desta forma, a energia primária no sistema. Os gases de combustão expandemse na turbina que, por sua vez, transforma esta energia dos gases em energia mecânica, a qual
deverá ser maior do que a energia necessária para acionamento do compressor. Esta diferença
de energia é a energia mecânica efetiva disponível.
Numa primeira aproximação pode-se considerar como valor padrão atual para
o ponto funcionamento de projeto de distribuição de potência (energia) entre os diversos
componentes da instalação como Pt : Pc: Pef = 3:2:1. Isto significa que a potência necessária
à compressão (Pc) consome cerca de 2/3 da potência liberada pela turbina (Pt). Desta forma a
disponibilidade de potência efetiva (Pef) é somente 1/3 da potência da turbina (Pt). Evidente
que estes valores são apenas uma indicação uma vez que perdas ocorrem tanto no compressor
como na turbina e isso concorre para o aumento da potência absorvida (perdida) pelo próprio
sistema decrescendo, desta forma, a potência efetiva disponível [3].
27
A maior ou menor introdução de calor produz respectivamente uma maior ou
menor potência efetiva.Assim, um aumento muito grande de calor (combustível) resultará
num aumento da potência sendo, evidente que, para uma determinada vazão de ar, existe um
limite para a proporção de introdução de combustível. A máxima relação combustível / ar que
pode ser usada é determinada pela temperatura de trabalho das pás da turbina que operam em
condições de alto tensionamento (altos esforços aerodinâmicos e mecânicos; alta rotação; e,
temperatura constante). Esta temperatura não poderá ultrapassar determinado valor crítico.
Este valor, por sua vez, depende da tensão do material usado na construção da turbina, bem
como de sua vida útil desejada.
4.2.2
As turbinas a gás são constituídas de quatro partes principais (Figura 3.2), que
são o compressor, a câmara de combustão a turbina propriamente dita e o eixo.
4.2.3
CLASSIFICAÇÃO DE UMA TURBINA A GÁS
As turbinas a gás podem ser classificadas de várias formas, desde o tipo de
construção até quanto a sua aplicação. A seguir será mencionada a classificação mais comum
dadas às turbinas a gás.
a) Quanto à Construção
- Leves (Jet-derived GT - derivadas de turbinas aeronáuticas);
- Pesadas (Heavy-Duty).
b) Quanto à Rotação
- Operação em Velocidade Constante (turbo-alternadores);
- Operação em Velocidade Variável (turbo-bombas e turbo compressores).
c) Quanto ao Número de Eixos
- De um eixo e
- De vários eixos.
d) Quanto à Localização
- Onshore (Interna);
- Offshore (Externa);
- Móvel (on-board) – especialmente aplicações marítimas;
28
e) Quanto à Aplicação
- Industrial;
- Marítima;
- Aeronáutica.
f) Quanto ao ciclo
- Ciclo aberto: o fluido de trabalho não retorna ao início do ciclo – Figura 8a. O
ar, retirado da atmosfera, é comprimido, levado à câmara de combustão onde, juntamente com
o combustível, recebe uma faísca, provocando a combustão da mistura. Os gases desta
combustão então se expandem na turbina, fornecendo potência à mesma e ao compressor, e,
finalmente, saem pelo bocal de exaustão.
Figura 8 – Ciclos aberto (a) e fechado (b)
29
- Ciclo fechado: o fluido de trabalho permanece no sistema. Para isso, o
combustível é queimado fora do sistema, utilizando-se um trocador de calor para fornecer a
energia da combustão ao fluido de trabalho - Figura 2.4b. O ciclo fechado possui algumas
vantagens sobre o ciclo aberto, dentre elas:
- a possibilidade de se utilizar combustíveis sólidos;
- a possibilidade de altas pressões em todo o ciclo, reduzindo o tamanho da
turbomáquina em relação a uma potência útil requerida;
- evita-se a erosão das palhetas da turbina;
- elimina-se o uso de filtros;
- aumento da transferência de calor devido a alta densidade do fluido de
trabalho alta pressão;
- uso de gases com propriedades térmicas desejáveis.
4.3 MOTORES ALTERNATIVOS
Os motores alternativos de combustão interna são máquinas que transformam a
energia térmica de um combustível em energia mecânica através do acionamento de pistões
confinados em cilindros. Os ciclos de operação mais comumente utilizados são o Diesel e
Otto.
O motor alternativo é de todas as máquinas térmicas conhecidas para geração
de eletricidade a que melhor converte a energia contida em combustíveis líquidos e gasosos
em potência mecânica. Este tipo de equipamento alcança atualmente rendimentos, em
determinadas condições, superiores a 45% conseguindo mantê-lo praticamente constante em
uma faixa de 50 a 100% de carga [4].
Com a crescente participação do gás natural na matriz energética mundial, os
motores alternativos começaram a serem desenvolvidos especialmente para a utilização desse
insumo. Atualmente esses equipamentos apresentam uma alta desempenho elétrico, térmica e
baixo nível de emissões utilizando sistemas de controle e geração elétrica totalmente
integrados.
30
4.3.1
O Ciclo mecânico é o mesmo em qualquer motor alternativo.
1. Introduz-se o combustível no cilindro;
2. Comprime-se o combustível, consumindo trabalho (deve ser fornecido);
3. Queima-se o mesmo;
4. Ocorre a expansão dos gases resultantes da combustão, gerando trabalho;
5. Expulsão dos gases.
Nos motores a pistão, este ciclo pode completar-se de duas maneiras: ciclo de
trabalho a quatro tempo ou ciclo de trabalho a dois tempos.
Motor quatro tempos: O ciclo se completa a cada quatro cursos do êmbolo, de
onde vem a sua denominação. Um ciclo de trabalho estende-se por duas rotações da árvore de
manivelas, ou seja, quatro cursos do pistão.
No primeiro tempo, com o pistão em movimento descendente, dá-se a
admissão, que se verifica, na maioria dos casos, por aspiração automática da mistura
arcombustível (nos motores Otto), ou apenas ar (motor Diesel). Na maioria dos motores
Diesel modernos, uma ventoinha empurra a carga para o cilindro (turbocompressão).
No segundo tempo, ocorre a compressão, com o pistão em movimento
ascendente. Pouco antes do pistão completar o curso, ocorre a ignição por meio de dispositivo
adequado (no motor Otto), ou a autoignição (no motor Diesel).
No terceiro tempo, com o pistão em movimento descendente, temos a ignição,
com a expansão dos gases e transferência de energia ao pistão (tempo motor).
No quarto tempo, o pistão em movimento ascendente, empurra os gases de
escape para a atmosfera.
Durante os quatro tempos (ou duas rotações) transmitiu-se trabalho ao pistão só
uma vez. Para fazer com que as válvulas de admissão e escapamento funcionem corretamente,
abrindo e fechando as passagens nos momentos exatos, a árvore de comando de válvulas gira
a meia rotação do motor, completando uma volta a cada ciclo de quatro tempos.
Motor dois tempos: Os motores deste tipo combinam em dois cursos do
êmbolo as funções dos motores de quatro tempos, sendo assim, há um curso motor para cada
volta do virabrequim. Normalmente estes motores não têm válvulas, eliminando-se o uso de
tuchos, hastes, etc. O carter, que possui dimensões reduzidas, recebe a mistura ar-combustível
31
e o óleo de lubrificação. Deve ser cuidadosamente fechado pois nele se dá a précompressão da
mistura.
1º Tempo - Curso de Admissão e Compressão:
O êmbolo dirige-se ao Ponto Morto Superior (PMS), comprimindo a mistura
ar-combustível. As janelas de escape e carga são fechadas, abrindo-se a janela de admissão.
Com o movimento do êmbolo, gera-se uma pressão baixa dentro do carter e assim, por
diferença de pressão admite-se uma nova mistura ar-combustível-óleo lubrificante, que será
utilizado no próximo ciclo. O virabrequim dá meia volta, 180 graus, fechando o ciclo.
Pouco antes de atingir o PMS, dá-se a centelha, provocando a combustão da
mistura, gerando uma força sobre o êmbolo. Inicia-se então o próximo ciclo.
2º Tempo - Combustão e Escape:
É o curso de trabalho. No PMS, dado início à combustão por meio de uma
centelha, o êmbolo é forçado até o Ponto Morto Inferior (PMI). Durante o curso, o êmbolo
passa na janela de descarga dando vazão aos gases da combustão. Ao mesmo tempo o êmbolo
abre a janela de carga permitindo que uma nova mistura ar-combustível entre no cilindro
preparando-o para o novo ciclo e forçando os gases provenientes da combustão para fora
(lavagem). O virabrequim, neste primeiro tempo, dá meia volta, 180 graus.
4.3.2
Os principais componentes de um motor alternativo são:
Bloco do motor: É o motor propriamente dito, onde são usinados os cilindros
ou os furos para a colocação destes; os motores arrefecidos a ar levam cilindros aletados,
possuindo, geralmente, bloco baixo permitindo que os cilindros fiquem expostos à circulação
do ar de arrefecimento.
Cabeçote: É uma espécie de tampa do motor contra a qual o pistão comprime a
mistura, no caso do ciclo Otto, ou o ar, no caso do Diesel. Geralmente possui furos com
roscas onde são instalados as velas de ignição ou os bicos injetores e onde estão instalados as
válvulas de admissão e escape com os respectivos dutos.
Carter: Parte inferior do bloco, cobrindo os componentes inferiores do motor, é
onde está depositado o óleo lubrificante.
32
Pistão: É a parte móvel da câmara de combustão, recebe a força de expansão
dos gases queimados, transmitido-a à biela, por intermédio de um pino de aço (pino do
pistão). É em geral fabricado em liga de alumínio.
Biela: Braço de ligação entre o pistão e o eixo de manivelas; recebe o impulso
do pistão, transmitindo-o ao eixo de manivelas (virabrequim). É importante salientar que o
conjunto biela-virabrequim transforma o movimento retilíneo do pistão em movimento
rotativo do virabrequim.
Virabrequim (eixo de manivelas, árvore de manivelas): Eixo do motor
propriamente dito, o qual, na maioria das vezes, é instalado na parte inferior do bloco,
recebendo ainda as bielas que lhe imprimem movimento.
Eixo comando de válvulas (árvore comando da distribuição): A função deste
eixo é abrir as válvulas de admissão e escape, respectivamente, nos tempos de admissão e
escapamento. É acionado pelo eixo de manivelas, através de engrenagem, corrente ou ainda,
correia dentada.
Válvulas: Existem dois tipos: de admissão e de escape. A primeira abre-se para
permitir a entrada da mistura combustível / ar (ou ar puro, conforme o caso) no interior do
cilindro. A outra, de escape, abre-se para dar saída aos gases queimados.
4.3.3
CLASSIFICAÇÃO DOS MOTORES ALTERNATIVOS
Podem ser classificados em:
a) Quanto a propriedade do gás na admissão:
- a ar (Diesel);
- a mistura ar-combustível (Otto).
b) Quanto a ignição
- por centelha (ICE) spark - ignition (SI);
- por compressão (ICO) compression - ignition (CI).
c) Quanto ao movimento do pistão
- Alternativo (Otto, Diesel);
- Rotativo (Wankel, Quasiturbine).
d) Quanto ao ciclo de trabalho
- 2 tempos;
- tempos.
33
e) Quanto ao número de cilindros
- monocilíndricos;
- policilíndricos.
f) Quanto a disposição dos cilindros
- em linha;
- em V.
g) Quanto a utilização
- Estacionários: Destinados ao acionamento de máquinas estacionárias, tais
como geradores, máquinas de solda, bombas ou outras máquinas que operam em rotação
constante;
- Industriais: Destinados ao acionamento de máquinas de construção civil, tais
como tratores, carregadeiras, guindastes, compressores de ar, máquinas de mineração,
veículos de operação fora-de-estrada, acionamento de sistemas hidrostáticos e outras
aplicações onde se exijam características especiais específicas do acionador;
- Veiculares: Destinados ao acionamento de veículos de transporte em geral,
tais como caminhões e ônibus;
-Marítimos: Destinados à propulsão de barcos e máquinas de uso naval.
Conforme o tipo de serviço e o regime de trabalho da embarcação existem uma vasta gama de
modelos com características apropriadas, conforme o uso.
34
4.4 CALDEIRAS
É um aparelho térmico que produz vapor a partir do aquecimento de um fluido
vaporizante. Na prática adotam-se alguns nomes, a saber:
- Caldeiras de vapor: são os geradores de vapor mais simples, queimam algum
tipo de combustível como fonte geradora de calor.
- Caldeiras de recuperação: são aqueles geradores que não utilizam
combustíveis como fonte geradora de calor, aproveitando o calor residual de processos
industriais (gás de escape de motores, gás de alto forno, de turbinas, etc.).
- Caldeiras de água quente: são aqueles em que o fluido não vaporiza, sendo o
mesmo aproveitado em fase líquida (calefação, processos químicos).
- Geradores reatores nucleares: são aqueles que produzem vapor utilizando
como fonte de calor a energia liberada por combustíveis nucleares (urânio enriquecido).
4.4.1
CLASSIFICAÇÃO DAS CALDEIRAS
A escolha do tipo de caldeira a ser utilizada se faz principalmente em função
do tipo de serviço a ser executado, do tipo de combustível disponível, da capacidade de
produção e de fatores de caráter econômico. As caldeiras possuem várias classificações dentre
as que serão dadas a seguir.
a) Quanto à posição dos gases quentes e da água:
- Aquatubulares (aquotubulares);
- Flamotubulares (fogotubulares, pirotubulares)
b) Quanto à posição dos tubos:
- Verticais
- Horizontais
- Inclinados
c) Quanto à forma dos tubos:
- Retos
- Curvos
d) Quanto à natureza da aplicação:
- Fixas
- Portáteis
35
- Locomóveis (geração de força e energia)
- Marítimas
4.4.2
As caldeiras são formadas por vários componentes a saber. A seguir serão
mencionados seus principais componentes e sua descrição.
Fornalha: principal equipamento para a queima do combustível. Entre as suas
funções estão incluídas: a mistura ar-combustível, vaporização do combustível e a
conservação de uma queima contínua da mistura;
Cinzeiro: local de deposição das cinzas e restos de combustível que caem da
fornalha;
Câmara de Combustão: às vezes se confundem com a fornalha, sendo que, em
outras é completamente independente. É um volume que tem a função de manter a chama
numa temperatura elevada com duração suficiente para que o combustível queime totalmente
antes dos produtos alcançarem os feixes (dutos) de troca de calor;
Caldeira de vapor (tambor de vapor): constituída por um vaso fechado à
pressão contendo água que será transformada em vapor;
Superaquecedor: consiste de um ou mais feixes tubulares, destinados a
aumentar a temperatura do vapor gerado na caldeira;
Reaquecedor: tem função equivalente a dos superaquecedores. A sua presença
torna-se necessária quando se deseja elevar a temperatura do vapor proveniente de estágios
intermediários de uma turbina;
Grelhas: utilizadas para amparar o material dentro da fornalha, podendo ser
fixas, rotativas e inclinadas;
Economizador: utilizando o calor residual dos gases, aquece a água de
alimentação. É normalmente instalado após os superaquecedores. Além de melhorar o
rendimento da unidade, sua instalação minimiza o choque térmico entre a água de
alimentação e a já existente no tambor;
Aquecedor de ar: aproveita o calor residual dos gases de combustão préaquecendo o ar utilizado na queima de combustível. Aquece o ar entre 120 e 300 ºC,
dependendo do tipo de instalação e do tipo de combustível queimado.
36
4.4.3
Quanto ao funcionamento, as caldeiras são divididas em dois tipos: caldeiras
aquatubulares e caldeiras flamotubulares. A seguir será abordado o princípio de cada tipo.
a - Caldeiras aquatubulares
Nas caldeiras aquatubulares a água a ser aquecida passa no interior de tubos
que por sua vez são envolvidos pelos gases de combustão. Os tubos podem estar organizados
em feixes como nos trocadores de calor e as caldeiras que os contém apresentam a forma de
um corpo cilíndrico ou em paredes de água como nas caldeiras maiores.
Uma caldeira aquatubular pode custar até 50% mais que uma caldeira
flamotubular de capacidade equivalente [5].
Apresenta, porém, algumas vantagens, entre elas a maior capacidade de
produção de vapor por unidade de área de troca de calor e a possibilidade de utilização de
temperaturas superiores a 450°C e pressões acima de 60 kgf/cm2.
A partida deste tipo de caldeira é relativamente rápida, em razão do volume
reduzido de água que ela contém.
A limpeza dos tubos é mais simples que a flamotubular e pode ser feito
automaticamente através de sopradores de fuligem e a vida útil destas caldeiras pode chegar a
30 anos.
b - Caldeiras flamotubulares
Nas caldeiras flamotubulares (ou pirotubulares) os gases quentes da combustão
circulam no interior de tubos que atravessam o reservatório de água a ser aquecida para
produzir vapor. Esse tipo de caldeira, geralmente de pequeno porte, apresenta baixa eficiência
e é utilizada apenas para pressões reduzidas. Ainda é muito utilizada em razão do seu baixo
valor de investimento comparado com as caldeiras aquatubulares, e da facilidade de
manutenção. Utiliza qualquer tipo de combustível, líquido, sólido ou gasoso. É muito comum
o seu uso com óleo e gás [5].
37
5
COMBUSTÍVEIS
A cogeração possibilita o uso de diversos combustíveis em seu processo
produtivo, porém, neste trabalho, serão abordadas apenas a utilização da biomassa
(principalmente o bagaço da cana-de-açúcar, por se tratar de uma atividade econômica de
grande representatividade em todo o território brasileiro), do gás natural e dos derivados
do petróleo, principalmente do óleo Diesel.
5.1 BIOMASSA
O termo biomassa engloba a matéria vegetal oriunda da fotossíntese e os seus
derivados, tais como: resíduos florestais e agrícolas, resíduos animais e a matéria orgânica
contida nos resíduos industriais, domésticos, municipais, etc. Estes materiais contêm energia
química provinda da transformação energética da radiação solar. Essa energia química pode
ser liberada diretamente por combustão, ou pode ser convertida, através de outros processos,
em fontes energéticas mais adequadas.
Os recursos energéticos provenientes da biomassa são classificados de diversas
maneiras, porém quanto ao fluxo de energia da biomassa estão associados os biocombustíveis,
que são divididos em três grandes grupos: biocombustíveis da madeira, os combustíveis de
plantação não florestal e os resíduos urbanos. Trata-se de uma descrição simples,
apresentando os recursos, de maneira a comparar os tratamentos típicos utilizados nos estudos
energéticos e florestais, e também comparando dados de distintas fontes.
Biocombustível da madeira (dendrocombustível) inclui basicamente a lenha,
que pode ser produzida e obtida de maneira sustentável a partir de florestas plantadas ou
nativas, respeitando os limites que possibilitem a regeneração natural de tais florestas, ou
também obtidas por desmatamento de formações nativas com o intuito, neste caso, de obter
terras para atividades agropecuárias. Podem-se também obter estes combustíveis através de
atividades que processam ou utilizam a madeira com finalidade não exclusivamente
energética. O conteúdo energético contido nesta classe de biomassa está associado
basicamente aos conteúdos de celulose e lignina presentes na biomassa em questão,
apresentando, em geral, baixa umidade e adotando preferencialmente rotas termoquímicas
de transformação para seu uso final, como nos sistemas de combustão ou carbonização.
Outros exemplos mais complexos de combustíveis de origem florestal são: o carvão vegetal, o
38
licor negro (subproduto da indústria de celulose) e o metanol ou álcool metílico, produzido a
partir da madeira.
Biocombustíveis não florestais (agrocombustíveis) tipicamente produzidos a
partir de cultivos anuais, apresentam maior umidade que os biocombustíveis florestais. Seu
uso, em geral, exige primeiramente uma conversão em outro produto energético mais
adequado. Nesta classe tem-se, por exemplo, a cana-de-açúcar, cujo valor energético está
associado ao conteúdo de celulose, amido, açúcares e lipídeos que, por sua vez, determinam o
tipo de produto energético que se pode obter. Também podem ser denominados
biocombustíveis não florestais diversos tipos de subprodutos energéticos provindos de
atividades relacionadas com a produção e processamento de produtos agrícolas, materiais
estes que muitas vezes, de maneira incorreta e depreciativa, são chamados de resíduos. Como
exemplos destes subprodutos agrícolas têm-se: aqueles produzidos em propriedades agrícolas
e que estão diretamente associados à produção de vegetais; subprodutos de origem animal,
basicamente diversos tipos de esterco e subprodutos agroindustriais, que resultam do
processamento de produtos agrícolas, como é o caso do bagaço de cana, das cascas de arroz
ou de café.
Os resíduos urbanos embora incluam materiais de outras origens, tais como os
plásticos e metais, a maior parte do lixo e praticamente toda a parte orgânica das águas de
esgotos é representada por biomassa. A utilização para fins energéticos destes resíduos pode
significar um considerável benefício ambiental e uma gradual eliminação de materiais
contaminantes, que quase sempre provocam crescentes dificuldades nas cidades e vilas. O
processo de transformação em outros produtos energéticos se define basicamente de acordo
com a umidade, podendo ser empregados desde a biodigestão anaeróbia até os sistemas de
combustão direta.
Outras formas de classificação da energia da biomassa são: tecnologia adotada
para sua utilização ou considerar o seu nível de difusão. De acordo com a última classificação,
tem-se a energia da biomassa tradicional (lenha, carvão vegetal, resíduos vegetais e animais) e
a bioenergia moderna, associada aos resíduos da utilização industrial da madeira, o bagaço de
cana e os resíduos urbanos. A biomassa, como fonte energética, despertou interesse com a
forte valorização que ocorreu com o petróleo nos anos de 1973 e 1979. O biocombustível
passou a ser visto como alternativa economicamente interessante para o suprimento das
demandas de energia térmica nas indústrias, centrais elétricas de pequena e média capacidade
e como fonte alternativa de combustível para motores veiculares. Em 1985, o preço do
39
petróleo voltou ao seu valor inicial, reduzindo de forma significante o interesse em novas
fontes de fornecimento energético.
Nos anos 90, com a descoberta de novas tecnologias e a inclusão da temática
ambiental, houve um novo interesse pela biomassa energética. Neste contexto, a biomassa é
considerada uma forma adequada de satisfazer a demanda energética, que vai além do
fator econômico, incluindo também um menor impacto ambiental e sua renovabilidade, a
possibilidade de geração de empregos e a dinamização de economias regionais. Como
exemplos dessa aplicação, pode-se citar o uso do carvão vegetal na siderurgia e o programa
do álcool automotivo no Brasil, a implantação de bosques energéticos e a produção de
bioeletricidade nos Estados Unidos, as plantações de eucalipto na Etiópia, entre outros.
Neste trabalho será abordada, de maneira mais profunda, a energia proveniente
do bagaço da cana-de-açúcar.
5.1.1
BAGAÇO DA CANA-DE-AÇÚCAR
A cana-de-açúcar em seu estágio de colheita no campo é composta pelo colmo,
as folhas e os ponteiros. O colmo é levado para as usinas e dele é extraída a matéria-prima
principal da indústria sucroalcooleira, o caldo. Após a extração do caldo a biomassa
constituída das fibras moídas da cana-de-açúcar, o bagaço de cana, resulta como subproduto
do processo de obtenção de caldo.
Por muito tempo tratado como resíduo, o bagaço de cana adquiriu na década de
80 a posição de insumo de grande potencial energético, industrial e agropecuário, resultando
de uma série de medidas desenvolvidas para sua valorização, tais como o desenvolvimento de
técnicas de estocagem e manuseio do bagaço, a aplicação como matéria prima para a indústria
de papel e celulose e de produtos aglomerados, a utilização como ração animal e fertilizante
no setor agrícola e, principalmente, como insumo energético.
As folhas ou palha e as pontas, biomassa constituída durante o crescimento da
cana-de-açúcar nunca foram valorizadas, sendo integralmente descartadas. A prática agrícola
de despalha manual da cana-de-açúcar já a muito foi abandonada devido ao baixo rendimento
do trabalho manual, cedendo lugar ao método de queima da palha antes do corte.
Esta prática de queima antes do corte perdura até os dias de hoje, mas vem
sendo abolida em alguns estados devido aos seus inconvenientes ambientais e a extrema
poluição atmosférica provocada.
40
Assim, a biomassa disponibilizada pela cultura da cana-de-açúcar pode ser
dividida em duas categorias: o bagaço de cana, disponível na área das usinas após a extração
do caldo e já tradicionalmente utilizado como insumo energético em caldeiras de combustão
direta para cogeração de vapor de acionamento mecânico, energia elétrica e processo, e a
palha e ponta da planta, quando esta é colhida sem queimar, que fica disponível no campo e
deve ser recuperada e transportada até a usina.
A quantidade de biomassa residual da cultura da cana-de-açúcar depende da
variedade de planta cultivada, da idade da cultura, do estágio de corte, da situação climática,
do sistema de colheita, seja cana queimada ou sem queimar, seja manual ou mecanizada, da
altura de corte dos ponteiros, entre outros.
Para as aplicações energéticas, onde se requer a disponibilidade contínua da
biomassa, é preciso levar-se em conta que os resíduos se caracterizam por uma
disponibilidade sazonal e podem precisar de armazenamento para os períodos fora da safra.
Para a determinação da quantidade de biomassa residual da cultura da cana-deaçúcar utilizaremos as seguintes definições:
- Coeficiente de Resíduos (CR): relação entre a quantidade de resíduo total (em
base seca) e a massa da colheita com umidade do campo (MC);
- Coeficiente de Disponibilidade (CD): relação entre a quantidade de resíduo
disponível (em base seca) e a massa total de resíduos, em %;
- Quantidade Total de Resíduos (CRE):
(4)
Estes valores variam com as práticas culturais e peculiaridades regionais. Para
a cultura da cana-de-açúcar, tendo o colmo da cana como produto, encontramos como valor
de referência um coeficiente de resíduo entre 0,25 e 0,30 e um coeficiente de disponibilidade
de 100%, quando se considera apenas o bagaço como resíduo.
Se avaliarmos como resíduos também a biomassa da folhagem da planta, a
palha e as pontas da cana teremos o coeficiente de resíduo em torno de 0,70 a 0,90 e o
coeficiente de disponibilidade variando de 35%, quando apenas o bagaço estiver realmente
41
disponível, ao valor máximo de 100%, quando toda a biomassa encontra condições
Tabela 1 – Disponibilidade de resíduos de cana-de-açúcar
É importante ressaltar que, mesmo quando a cultura apresenta um alto
coeficiente de resíduo, sua utilização apenas é possível quando existem as tecnologias e a
infra-estrutura de processamento e transporte necessários.
No caso do bagaço de cana, o parâmetro fundamental é o coeficiente de
resíduo, determinado pela variedade da cana-de-açúcar e suas proporções de fibras. Seu
coeficiente de disponibilidade é sempre 100% uma vez que já se encontra no pátio da usina e
a quantidade total de biomassa varia entre 125 e 150 kgBagaço/ton.Cana, em base seca, ou
250 a 300 kgBagaço/ton.Cana, com 50% de umidade.
O valor de 270 kgBagaço/ton.Cana, com 50% de umidade, será adotado para
quantidade total de biomassa na forma de bagaço para esse trabalho a partir dos valores
apresentados na Tabela e a metodologia de cálculo exposta na fórmula:
(5)
Onde:
Mb – Quantidade total de bagaço disponível (ton.);
Mc – Quantidade total de cana moída (ton.);
Xf – Teor de fibra da cana (ton.fibra/ton.Cana);
a – Teor de umidade do bagaço (ton.H2O/ton.Bagaço Úmido).
Já o aproveitamento da palha e pontas da planta é determinado pelo coeficiente
de disponibilidade, que varia em função da condição de topologia da área plantada, do tipo de
42
colheita, se mecanizada ou manual, sem queima e da disponibilidade de tecnologias e infraestrutura de processamento e transporte.
A respeito destas condições deve-se acrescentar a variabilidade da quantidade
de biomassa que deve ser deixada no campo, para cumprir o papel de adubo ou para proteção
das características do solo, devido a multiplicidade de tipos de solo em que a cana-de-açúcar é
plantada.
É importante considerar na determinação do coeficiente de disponibilidade a
relação que existe entre a mecanização do processo de colheita e a disponibilização da palha e
pontas. Assim, influirá de forma determinante neste coeficiente o percentual de área
mecanizável e a tecnologia empregada para viabilizar economicamente a coleta, enfardamento
e transporte da palha e pontas até a usina.
O objetivo é estimar com certa coerência o potencial de resíduo da colheita da
cana sem queimar e as tecnologias de colheita.
A recuperação da palha de cana-de-açúcar pode ser feita de diversas maneiras,
dependendo do sistema de colheita de cana crua. A colheita da cana pode ser feita de duas
alternativas distintas: cana inteira e cana cortada.
Os primeiros resultados inspiram a adoção de um coeficiente de
disponibilidade de 53%, resultante de um índice de retirada da palha e pontas do campo de
50% e um índice de mecanização da lavoura de 60%.
Desta forma 30% da biomassa composta por palha e pontas será considerada
como insumo energético disponível.
5.1.2
A PONTECIALIDADE ENERGÉTICA DOS RESÍDUOS DE
BIOMASSA DA CANA-DE-AÇÚCAR
Para se determinar à potencialidade de um combustível e, poder avaliar se está
sendo utilizado dentro de sua plena capacidade, deve-se primeiramente conhecer as suas
características fundamentais, ou seja, sua composição química e seu potencial calórico.
Estas características fundamentais são a composição elementar, a composição
imediata e o poder calorífico.
A composição elementar de um combustível é o conteúdo em porcentagem de
massa de carbono (C), hidrogênio (H), enxofre (S), oxigênio (O), nitrogênio (N), umidade
(W) e material residual ou cinzas (A). É a característica técnica mais importante do
43
combustível e constitui a base para análise dos processos de combustão, tais como: cálculo
dos volumes de ar, gases e entalpia, determinando o poder calorífico do combustível.
A composição imediata de um combustível é o conteúdo em percentagem de
massa de carbono fixo (F), voláteis (V), umidade (W) e cinzas (A). Os voláteis têm um papel
importante durante a ignição e as etapas iniciais de combustão da biomassa.
Tanto no caso da composição elementar quanto no da composição imediata
deve-se determinar o teor de umidade da atmosfera através de secagem, antes da realização
das análises. A umidade interfere diretamente na combustão influenciando a temperatura de
ignição e a temperatura de chama.
Determinadas as características físico-químicas da biomassa estabelece-se
então seu potencial calórico ou poder calorífico. O poder calorífico é a quantidade de calor
que se desprende durante a combustão completa da unidade de massa do combustível.
O Poder Calorífico apresenta grande variabilidade em função do teor de
umidade da biomassa. Define-se o Poder Calorífico Inferior (PCI), ao invés do Poder
Calorífico Superior (PCS), quando não se considera o aproveitamento do calor latente de
condensação do vapor d’água presente nos gases de combustão, proveniente da umidade da
biomassa e da própria combustão. A diferença entre PCS e PCI é da energia requerida para
evaporar a umidade e para oxidar o hidrogênio presente no combustível.
Nos equipamentos de combustão a temperatura dos produtos de combustão na
descarga para a atmosfera geralmente é superior a temperatura de condensação da água.
Portanto, o calor latente não é utilizado e o PCI possui então, maior aplicação
prática.
Os resíduos de biomassa da cana-de-açúcar podem ser preparados de forma
relativamente fácil para obtenção de energia devido a pouca umidade e a facilidade em serem
pré-processados. Na sua utilização como energético o poder calorífico é função do teor de
açúcar residual e da umidade. Como o primeiro é normalmente baixo, a umidade é o principal
fator limitante do poder calorífico.
44
5.1.3
CONSTUIÇÃO DO BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR
Segundo sua natureza, o bagaço é uma biomassa fibrosa que contém, em base
seca, as seguintes substâncias:
50 a 60% de celulose;
20 a 25% de hemicelulose;
20 a 25% de lignina.
Tabela 2 – Composição imediata, elementar e poder calorífico do bagaço de cana
As características técnicas do bagaço de cana são estáveis e após a extração do
caldo este apresenta um teor de umidade entre 45 e 50%. O bagaço de cana apresenta um
elevado conteúdo de voláteis, quando comparado a outros tipos de combustíveis, fator a ser
considerado durante a sua queima total e gaseificação. Apresenta também um baixo teor de
carbono fixo.
5.1.4
A BIOMASSA PALHAS E PONTAS
A análise da palha foi realizada em seus três componentes: folhas verdes,
folhas secas e ponteiros e mostrou que seus componentes apresentam diferenças importantes
em umidade, teor de álcalis e outras características, mesmo sendo semelhantes na composição
básica de celulose, hemicelulose e lignina.
Fatores como a variedade de cana, idade, número de cortes, e do uso ou não de
vinhoto na fertirrigação e do campo exercem influência importante nas características. Os
resultados estão presentes na Tabela 3.
45
Tabela 3 – Médias de composição imediata e poder calorífico superior da biomassa da
cana-de-açúcar
Há grande variação no teor de umidade entre os componentes da palha, na
condição “como colhida” (2,7% nas folhas secas, a 84,9 nos ponteiros). Cinzas, voláteis,
carbono fixo e poder calorífico superior (base seca) variam muito pouco.
A variedade da cana e o número do corte não afetam os valores obtidos para
poder calorífico superior nem os da composição imediata, mas há influência nos teores de
álcalis, fósforos e cálcio.
46
6
APLICAÇÕES E LEGISLAÇÃO SOBRE A COGERAÇÃO
Sabe-se que a cogeração pode ser aplicada em diversos setores. Este capítulo
mostrará algumas aplicações de uso da cogeração e, também, serão mencionados alguns
aspectos a respeito da legislação referente a cogeração.
6.1 A COGERAÇÃO E O SISTEMA ELÉTRICO DE DISTRIBUIÇÃO
Unidades de cogeração podem oferecer vantagens ao sistema elétrico de
distribuição, como no caso de autoprodutores, pois com pequena capacidade de geração de
energia elétrica excedente pode fornecê-la para o suprimento de cargas próximas deles,
podendo resultar em deslocamento de investimentos futuros no sistema, mesmo que de
pequena significância. Uma situação interessante seria a de geração distribuída, com
capacidade de geração suficiente para alimentar a maioria das cargas presentes nessa região
[10].
Um autoprodutor com pequena capacidade de fornecimento de energia elétrica
não ocasiona qualquer problema ao desempenho do sistema elétrico no qual está inserido,
independentemente do tipo de geração, sazonal ou contínua, e apresenta benefícios
localizados, como a melhoria nos níveis de tensão ao longo da rede e a redução de perdas
nela. Neste caso, a opção mais atrativa seria aquela que resultasse em menor custo marginal
para o sistema elétrico final. A alternativa de geração contínua apresenta-se tão mais atrativa
quanto maior o número de usinas desse porte operando no sistema elétrico, situação esta que
representaria, para o sistema, uma diminuição da carga na base. Existem fatos que devem ser
analisados quando há unidades de cogeração no sistema com capacidade de geração superior
às necessidades e / ou capacidades do sistema na região, ou mesmo uma grande concentração
de médios produtores. Neste caso devem ser verificados as necessidades do sistema e os
investimentos necessários para a transmissão deste excedente para outras regiões. Uma
análise global do sistema e de sua evolução, considerando-se a capacidade de investimentos,
outras fontes alternativas, pode levar, neste caso, a concluir pela conveniência de impor
limites para a injeção de potência no sistema por parte dos autoprodutores.
Para autoprodutores com grande capacidade de fornecimento de energia, quer seja em regime
sazonal ou contínuo, além do problema de inversão de fluxo, impõe-se adicionalmente a
restrição de carregamento admissível dos condutores por onde a potência injetada deverá fluir.
47
Obviamente esta situação torna-se mais crítica para a geração sazonal. Neste caso, pode-se
estudar a utilização de um alimentador exclusivo entre a instalação autoprodutora e a carga ou
recondutoramento da rede.
6.2 A COGERAÇÃO E AS INDÚSTRIAS
São muitas as atividades industriais que fazem uso de grandes quantidades de
energia térmica, podendo ser frio ou calor. A necessidade de calor sempre é maior, sobretudo
na agroindústria e na indústria de transformação, como açúcar e álcool, sucos de frutas,
beneficiamento de arroz e de madeira, extração de óleo vegetal, papel e celulose,
petroquímica, têxtil, tinturaria, cervejaria, cimento, vidro, cerâmica, produtos químicos e
alimentos em geral.
Como exemplo do uso da cogeração nas indústrias, será explicitado um pouco
mais de sua participação nas indústrias sucro-alcooleira, de celulose e papel e de cerâmicas.
6.2.1
A COGERAÇÃO NO SETOR SUCRO-ALCOOLEIRO
O processo produtivo nas destilarias de etanol tem como insumos energéticos
primários à energia térmica, na forma de calor, e energia mecânica para acionamentos
diversos. As necessidades energéticas do processo são atendidas com a geração e distribuição
de vapor tendo como combustível básico o bagaço resultante do processamento da cana-deaçúcar. O vapor gerado nas caldeiras fornece o calor de processo, o trabalho mecânico em
turbinas de processo e em turbinas para geração de energia elétrica. O acionamento dos
diversos equipamentos é feito através de turbinas a vapor e de motores elétricos.
As destilarias são praticamente autônomas em termos do atendimento de suas
necessidades energéticas, sendo pequena a parcela de energia elétrica consumida da rede das
distribuidoras locais ao longo do ano, predominantemente nos períodos da entressafra.
No ciclo a vapor, o bagaço proveniente da seção de extração com umidade da
ordem de 50% alimenta a fornalha das caldeiras. A pressão de geração do vapor é
predominantemente da ordem de 1,8 MPa nas destilarias anexas e 2,0 MPa nas destilarias
autônomas. Deve-se ressaltar aqui que as caldeiras, ou geradores de vapor foram por muitos
anos tratados como incineradores de bagaço devido à necessidade da época de se descartar
este resíduo. O vapor primário produzido é empregado diretamente para o acionamento de
48
equipamentos através de turbinas a vapor, normalmente de simples estágio e contrapressão,
entre eles os picadores, os desfibradores, os ternos da moenda, a bomba de alimentação da
caldeira e os geradores de energia elétrica. O vapor de contrapressão proveniente das turbinas,
chamado de vapor de escape, tem a pressão em torno de 0,25 MPa e é utilizado no processo
produtivo propriamente dito, fornecendo o calor necessário.
A – ÍNDICES DE PRODUÇÃO E CONSUMOS ENERGÉTICOS ESPECÍFICOS
Os índices de produção e os consumos específicos de insumos energéticos para
a produção de etanol em destilarias variam de acordo com a capacidade de produção total da
planta, bem como, em função das tecnologias empregadas. Estão entre os índices de maior
relevância para este trabalho o calor, o acionamento mecânico e a energia elétrica requeridos.
Apresentamos na Tabela 4 os índices de produção e de consumo energético
característico das destilarias autônomas de acordo com a sua capacidade de moagem por ano.
Estão referenciados à produção de álcool por tonelada de cana-de-açúcar moída, o consumo
de calor para o processo, indicado em kg de vapor, GJ e Mcal por tonelada de cana-de-açúcar
moída e o consumo total de energia elétrica por tonelada de cana-de-açúcar moída e a parcela
consumida da rede distribuidora local. A Tabela 5 e a Tabela 6 apresentam o consumo
específico de vapor para a produção de etanol global e por módulo de produção,
respectivamente.
O consumo de energéticos na cadeia produtiva do etanol é apresentado na
Figura 9. Como podemos verificar, as unidades de produção de etanol são praticamente autosuficientes em termos energéticos e 98 % das suas necessidades energéticas são atendidas
pelo bagaço de cana, dividindo-se os 2 % restantes em Diesel, álcool, lenha, energia elétrica
comprada e gasolina. A lenha é utilizada nas partidas das caldeiras, o Diesel, o álcool e a
gasolina são utilizados no transporte da matéria-prima e a energia elétrica comprada para
acionamento de motores e iluminação.
49
Figura 9 – Distribuição do consumo de insumos energéticos
Tabela 4 – Características energéticas das destilarias típicas
Tabela 5 – Consumo específico de vapor na produção de etanol
50
a – Calculado levando-se em consideração o consumo de vapor de “alta” para acionamento de
turbinas de preparo e moagem, para turbogerador na produção de energia elétrica, para
acionamento de turbobombas de processo e de alimentação da caldeira Vapor de “Alta” ou
“Vivo” – Gerado em caldeira
Vapor de Escape – Na contrapressão das turbinas após realizar trabalho
Vapor “Vegetal” – Vapor obtido por evaporação da água do caldo de cana
Fonte: [7]
Tabela 6 – Consumo específico de insumo energético por módulo de produção
a – Calculado levando-se em consideração o consumo de vapor de “alta” para acionamento de
turbinas de preparo e moagem, para turbogerador na produção de energia elétrica, para
acionamento de turbobombas de processo e de alimentação de caldeira.
b – Aquecimento para decantação, com elevação de temperatura de 30 para 105 ºC
Fonte: [7]
51
B – MEDIDAS DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NA INDÚSTRIA SUCROALCOOLEIRA
As usinas de açúcar e álcool no Brasil, assim como em muitas outras regiões,
apresentam consumos de vapor para os processos na ordem de 500 kg de vapor por tonelada
de cana processada. Nestas condições quase todo o bagaço disponível é consumido com
geração de vapor a 2,2 MPa e 300°C, pode-se produzir quase a totalidade da energia elétrica e
mecânica requerida, com turbinas de contrapressão, para as necessidades da indústria. Ficam
equilibradas a disponibilidade de combustível e os requerimentos de potência e energia
térmica. Usinas de açúcar de beterraba e destilarias de álcool de milho são, em geral, muito
mais eficientes na geração e uso de energia que as indústrias baseadas em cana-de-açúcar,
porque, não tendo o bagaço como combustível, consomem combustível externo (carvão, gás,
óleo). Embora mais eficientes no consumo energético, no cômputo geral das emissões de
Carbono e outros estas usinas apresentam um benefício muito inferior que as unidades sucroalcooleiras brasileiras.
Assim, simplesmente utilizando técnicas já disponíveis, com as adaptações
adequadas, é possível reduzir muito o consumo de energia nas indústrias que processam canade-açúcar no Brasil e elevar ainda mais os benefícios ambientais desta cultura convertendo o
desperdício em energia elétrica útil. De acordo com os objetivos deste trabalho, as medidas
apresentadas visam a redução de consumo de vapor para adequar o consumo de vapor à
disponibilidade proporcionada pela cogeração em ciclos de geração termelétrica com
gaseificação da biomassa.
Com o objetivo de reduzir o consumo de vapor em usinas do setor
sucroalcooleiro, algumas medidas de eficientização energética aplicáveis a uma destilaria são:
- Manuseio da matéria-prima e extração do caldo;
- Tratamento do caldo;
- Fermentação alcoólica;
- Destilação;
- Geração e distribuição de vapor;
- Ciclo vapor.
Verificou-se que a combinação das medidas de otimização energética resultam
em uma unidade com consumo de 320 kgVapor / ton.Cana moída, pressão, grau de
superaquecimento do vapor e eficiência da caldeira de 6,0 MPa, 450 ºC e 85% com base no
52
PCI, respectivamente e eficiência das turbinas igual a 50%. Nas destilarias autônomas que só
produzem álcool hidratado o consumo específico de vapor pode cair a valores da ordem de
200 kgVapor / ton.Cana graças a colunas de destilação mais econômicas e a conservação de
energia.
C
–
BNDES
CONTRATA
PRIMEIROS
FINANCIAMENTOS
DO
NOVO
PROGRAMA DE COGERAÇÃO DE ENERGIA A PARTIR DO BAGAÇO DE CANA
A Companhia Energética Santa Elisa e a Usina Cerradinho, ambas operando no
interior de São Paulo, foram as primeiras empresas que obtiveram financiamentos do BNDES
no âmbito da nova linha de crédito destinada a apoiar projetos de cogeração de eletricidade a
partir do aproveitamento do bagaço da cana-de-açúcar.
Além dessas duas empresas paulista, a diretoria do BNDES aprovou a
concessão do primeiro financiamento para aumentar a produção de energia a partir do bagaço
da cana no Nordeste. O financiamento, no valor de R$ 51,5 milhões, será concedido para a
Usina Caeté investir no aumento da produção em cinco centrais de cogeração, sendo três em
Alagoas e duas em Minas Gerais.
O contrato com a Companhia Santa Elisa tem o valor de R$ 35,2 milhões, a
serem aplicados no aumento, de 22 para 48MW, da geração própria de energia elétrica em sua
usina de cogeração a partir do bagaço de cana. O investimento total da companhia no projeto
é de R$ 44 milhões. Com a Cerradinho serão contratados R$ 17,7 milhões (investimento total
de R$ 22,2 milhões) para a implantação de uma unidade de cogeração de energia elétrica e
vapor, com potência utilizável de 22,34MW. Para que os recursos possam ser liberados as
empresas têm que apresentar ao BNDES as licenças ambientais necessárias [11].
Santa Elisa: Dentre os méritos do projeto da Companhia Santa Elisa, o BNDES
destaca o aumento da eficiência energética da usina, com a obtenção de um balanço
energético mais otimizado; o aumento da oferta de energia elétrica no Sudeste; e o
aproveitamento total do bagaço de cana produzido.
Uma das empresas líderes do setor sucro-alcooleiro no País, a Cese concentra
suas principais operações agrícolas e industriais em Sertãozinho, na área de influência de
Ribeirão Preto, e tem 3.550 empregados, dos quais 75% na área rural. Há dez anos opera uma
planta de cogeração a partir do bagaço de cana originado no processo de produção de açúcar e
álcool. Desde 1993 a empresa gera excedentes comercializáveis de energia elétrica. Da planta
53
atual, com capacidade instalada de 22MW, 16MW destinam-se ao suprimento da energia
elétrica e do vapor consumidos nas instalações industriais da usina. Os 6MW restantes são
vendidos para o sistema. Com o novo projeto, serão instalados dois turbogeradores e uma
nova caldeira, e será feita a repotenciação de três turbinas. Doinvestimento total, 90%
correspondem a equipamentos, com destaque para a caldeira de alta pressão, que representa
35% do valor do investimento. Da nova capacidade de 48MW, serão vendidos 30MW à
distribuidora da região, a Companhia Paulista de Força e Luz (CPFL).
Cerradinho: A Usina Cerradinho Açúcar e Álcool opera em Catanduva. Dos
22,34MW de potência utilizável que a nova usina terá, 6,6MW destinam-se ao consumo
próprio e 15,74MW serão vendidos. Esta nova unidade será acoplada à atual, que tem
potência total de 5MW, dos quais 4,5 destinam-se a consumo próprio. A Cerradinho ocupa a
terceira posição dentre as nove empresas sucro-alcooleiras da região em que está localizada;
mantém 1.587 empregos diretos e 1.380 indiretos; e produzirá 2 milhões de toneladas de cana
na safra 2002-2003, com acréscimo de quase 700 mil toneladas em relação à safra anterior.
Caeté: A Caeté está investindo R$ 64,3 milhões para aumentar a geração de
energia dos atuais 36 mil MW para 50 mil a partir de 2002 e para atingir 75 mil MW até 2004.
Do total de energia a ser gerado, os 50% excedentes serão destinados à comercialização nas
regiões Nordeste e Sudeste durante o período seco. Além disso, as usinas deixarão de
consumir cerca de 40MW de energia das concessionárias locais [11].
6.2.2
COGERAÇÃO NO SETOR DE PAPEL E CELULOSE
O segmento de papel e celulose apresenta características particularmente
interessantes para a viabilização da cogeração, pois apresenta um elevado consumo de vapor
de processo e eletricidade. Assim sendo, seu potencial de cogeração é expressivo, podendo as
indústrias atingir a auto-eficiência ou mesmo gerarem excedentes, com as tecnologias
disponíveis comercialmente no país.
De acordo com a Associação Nacional dos Fabricantes de Papel e Celulose
(ANFPC), o segmento de papel e celulose está dividido em três grupos, sendo eles: indústrias
que fabricam apenas celulose, aquelas que produzem apenas papel e as que produzem tanto a
celulose quanto o papel, chamadas também de integradas.
Durante o processo de fabricação de celulose, vários subprodutos na forma de
biomassa (entre eles têm-se as cascas e a lixívia) são formados e, portanto, as indústrias
54
produtoras de celulose apresentam uma maior porcentagem de eletricidade proveniente da
cogeração, sendo praticamente auto-suficientes. Já as indústrias integradas, a autosuficiência
não é possível, porém é cogerada aproximadamente 60% da eletricidade do processo, pois
durante a obtenção do papel uma grande quantidade de energia é consumida. Quanto às
indústrias fabricantes de papel, devido a inexistência de subprodutos de processo, há
necessidade de comprar combustível, em sua maior parte de origem hidrelétrica.
As indústrias integradas e as de papel precisam comprar combustível
complementar (gás natural para alimentar sistemas de turbina a gás adaptadas à turbina a
vapor existente) e a análise econômica indicou a não viabilidade do processo face às tarifas
praticadas pelo setor elétrico na ocasião.
Já quanto às indústrias produtoras de celulose, como são formados subprodutos
de biomassa (lixívia e resíduos de madeira) no processo produtivo, elas possuem potencial
para o implemento de uma planta de cogeração.
Para estas indústrias, foi avaliado o potencial de cogeração tanto com
tecnologias disponíveis comercialmente como com tecnologias mais avançadas. Verificou-se
que, neste caso, pode-se atingir a auto-suficiência energética ou mesmo gerar excedentes de
eletricidade para venda à rede, sem necessidade de compra de combustível complementar
[10].
6.2.3
A COGERAÇÃO NA INDÚSTRIA DE CERÂMICA
Na indústria de cerâmica pode aplicar-se quer o sistema de turbina de gás, quer
o sistema de motor alternativo de gás. Estas fábricas consomem energia térmica nos
atomizadores, secadores e fornos e energia elétrica nos moinhos, prensas e outros
equipamentos. As turbinas de gás podem funcionar ligadas aos atomizadores e os motores
alternativos aos secadores rápidos (verticais ou horizontais).
Sendo este um dos setores onde o custo da energia tem uma repercussão
importante no produto final, a cogeração possibilita uma considerável melhoria na fatura
energética e, como tal, uma maior competitividade nos mercados internacionais. Além disso,
é um tipo de indústria onde os períodos de retorno do investimento são mais curtos, oscilando
entre 1 e 3 anos.
Na Espanha, a empresa concessionária ENAGAS está dedicando ao máximo
para a promoção e o desenvolvimento da cogeração com gás natural, com o apoio da
55
Administração Central, de companhias elétricas, de fornecedores de equipamentos e de
empresas de engenharia. Os resultados já alcançados são muito positivos, o que deixa prever
um futuro promissor para a cogeração na Espanha e, em conseqüência, que a indústria
cerâmica espanhola se favoreça por um menor custo energético.
6.2.4
A COGERAÇÃO NO CONTEXTO DE OUTROS SETORES DA
ECONOMIA
É muito interessante a cogeração nos setores mais dinâmicos e em expansão do
setor terciário, como os shoppings centers situados próximos aos troncos de suprimento de
gás e com escala compatível às tecnologias de cogeração. Da mesma forma, nos centros de
grande densidade populacional e de controle ambiental mais crítico, aplicação das técnicas de
cogeração em hotéis, hospitais, clubes, penitenciárias, aeroportos e demais estabelecimentos
que consomem moderadamente energia sob a forma de calor (ou refrigeração) e eletricidade
em volumes significativos, não somente se viabiliza, como proporciona redução dos custos e
melhoria da produtividade.
56
6.3 A REGULAMENTAÇÃO E AS CONDIÇÕES DE VENDA DE ENERGIA
POR COGERADORES
A avaliação precisa da capacidade instalada de cogeração no Brasil é bastante
complicada devido ao caráter doméstico. A maioria das instalações encontra-se dentro de
plantas fabris, muitas vezes intimamente ligadas ao processo industrial. Apesar da legislação
existente exigir ao menos o registro, é sabido que diversas plantas não estão cadastradas. Em
primeiro instante, isso não faz muita diferença para o empreendedor, mas, caso haja interesse
em vender o excedente da energia produzida para uma concessionária, este será obrigado a
registrar e regularizas sua instalação.
Considerando os dados existentes até o momento sobre as instalações no país,
pode-se notar que as principais atividades associadas a cogeração no país são:
- Agricultura: empresas agro-industriais que utilizam basicamente resíduos
agrícolas, na sua maioria bagaço de cana e, em alguns casos, casca de arroz;
- Papel: indústrias de papel e celulose que utilizam resíduos de madeira, lixívia
e licor negro;
- Petroquímica: refinaria;
- Química: indústrias químicas;
- Siderurgia: siderúrgicas que utilizam os gases de alto-forno;
- Outros: empreendimentos ligados a hotéis, shopping centers, bancos e outros
estabelecimentos comerciais ou pequenas indústrias.
6.3.1
CONSIDERAÇÕES SOBRE A LEGISLAÇÃO A RESPEITO
DA COGERAÇÃO NO BRASIL
A legislação brasileira sobre cogeração vem sendo esboçada desde 1981, com o
Decreto 1872 de 21/05/1981, o qual dispõe sobre a aquisição, pelas concessionárias, de
energia
elétrica
excedente
gerada
por
autoprodutores.
Essa
normalização
teve
continuidadecom a portaria n° 283 de 1985, a qual criou a chamada Demanda Suplementar de
Reserva (DSR), também chamada de backup, quando o autoprodutor precisa comprar energia
da concessionária por motivo da sua geração própria ter sido interrompida ou reduzida por
algum motivo. Porém o contrato feito para atender a DSR traz tarifas altas, pois cobra a
energia propriamente consumida mais a tarifa mensal de emergência, mesmo que a DSR não
57
tenha sido utilizada. Vale também para esse tipo de contrato a tarifa de ultrapassagem, ou
seja, quando a demanda medida e integralizada de um determinado período for superior a
soma das demandas contratada e suplementar de reserva .Quanto aos empreendimentos
privados de cogeração, com a promulgação da portaria do departamento Nacional de Água e
Energia Elétrica (DNAEE) n° 187 de 1988, eles são enquadrados em três faixas de potência:
uma primeira faixa que vai até 500kW, a seguinte de 500kW a 10 MW e a última que é para
empreendimentos acima de 10MW.Quanto maior a potência alcançada, maiores as exigências
que os geradores têm que atender, como a apresentação do projeto básico e dos estudos de
viabilidade técnica eambiental. O texto dessa Portaria também indica o caráter do
empreendimento, ou seja, se o produtor é independente ou autoprodutor. Outro texto
importante para a cogeração foi a Portaria do DNAEE n° 246 de 23/12/1998, na qual foi
introduzido a figura da cogeração, e que regulamenta a aquisição de energia elétrica
excedente de autoprodutor pelas concessionárias [10].Com objetivo de implementar políticas
de incentivo ao uso racional dos recursos energéticos no País, a ANEEL publicou a resolução
n° 021, de 20 de Janeiro de 2000. Esta resolução estabelece os requisitos necessários à
qualificação de centrais cogeradoras de energia a participarem das políticas de incentivo a
cogeração.A portaria n° 551 do Ministério de Minas e Energia, de 06 de Dezembro de 2000,
estabelece que as usinas termelétricas de cogeração, que estejam qualificadas pela ANEEL,
que entrarem em operação até o dia 31 de Dezembro de 2003, farão parte do Programa
Prioritário de Termeletricidade 2000-2003.Essas usinas qualificadas pela ANEEL e que fazem
uso do gás natural como combustível terão seu suprimento de gás garantido pela Petrobrás
pelo prazo de até vinte anos. Também está garantida a aplicação do valor normativo à
distribuidora de energia elétrica por um período de vinte anos.A empresa que instalar uma
planta de cogeração, de acordo com a portaria n° 551 terá o apoio do BNDES para o acesso
ao Programa de Apoio Financeiro a Investimentos Prioritários no Setor Elétrico, com o
objetivo de construir a planta e conexão à rede elétrica.
De acordo com a resolução n° 170 da ANEEL, de 04 de Maio de 2001, os
cogeradores, auto produtores e centrais geradoras de emergência estão sujeitos a condições
especiais para comercialização temporária de energia elétrica proveniente de excedentes. Uma
das condições é solicitar à ANEEL um requerimento de autorização para fins de
comercialização temporária de energia elétrica. Em um dos campos deste requerimento o
empresário deverá indicar a potência instalada e potência disponibilizada para fins de
comercialização temporária.
58
A resolução n° 170 permite ao produtor comercializar com as concessionárias e
permissionárias de distribuição ou diretamente com o Mercado Atacadista de Energia Elétrica
(MAE) por preços livremente ajustados. Os contratos de compra de energia elétrica deverão
ser registrados na ANEEL em um período de quinze dias pela empresa compradora. 2
59
7
CONCLUSÕES
Analisando os ciclos térmicos, constata-se que ao fazer o uso da cogeração é
possível obter um rendimento maior no processo produtivo e o uso mais eficiente do
combustível empregado no sistema.
A elevada eficiência no aproveitamento de combustíveis aliada à proximidade
do mercado da energia térmica torna alguns destes empreendimentos muito competitivos.
As receitas da cogeração são as resultantes da venda da energia cogerada:
energia elétrica, vapor, frio, calor e eventualmente, outras utilidades tais como água tratada, ar
comprimido, etc.
O governo brasileiro percebendo que a cogeração pode ser uma boa alternativa
para incrementar a matriz energética brasileira, vem concedendo incentivos às empresas
privadas que queiram investir em plantas de cogeração.
Para o sistema elétrico brasileiro, a implantação de unidades de cogeração pode
oferecer a vantagem de possibilitar a produção de excedente de energia elétrica e esta ser
vendida às concessionárias. Com isso, há um deslocamento de investimentos futuros no
sistema.
60
8
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Gases de Efeito Estufa na Geração Termelétrica. 1.Ed. Dupligráfica Editora. 2000. 222p.
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<http://www.unijui.tche.br/~martinelli/termo.htm>.
Acessado em: 11/01/10.
[4] MARTINELLI, Luiz Carlos Jr. Motores de Combustão Interna. Disponível em:
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1.Ed. Designum Comunicação. 2000. 145p.
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Ciclo Combinado com Gaseificação de Biomassa de Cana-de-açúcar e Gás Natural.
Tese de Mestrado, 2001.
[8] O Gás Natural e a Indústria. Confederação Nacional da Indústria.
[9] O Gás Natural no Brasil. Disponível em: < http://www.anp.gov.br/gas/index.asp>.
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elétrica. 1.Ed. Editora Érica Ltda. 2001.
[11] Notícias BNDES. Disponível em: <http://www.bndes.gov.br/nots.asp>. Acessado em:
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[12] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; KRANE, K. S. Física 2. 4. Ed. LTC Editora S.A.
1996.
[13] SILVA, Norberto Tavares. Turbinas a Vapor e a Gás. 1.Ed. Editora Cetop. 1995.
170p.
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Geração Distribuída, 1998. Anais... Rio de Janeiro: INEE, 1998. CD-ROM.
[15] Agência Nacional de Energia Elétrica – Atlas de Energia Elétrica do Brasil. Brasília
Disponível em: < HTTP://www.aneel.gov.br>
Acessado em: 25/01/09
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Sustainable Future. New York: Oxford University Press, 1996.
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MME, 1999.
[18] CENTRO NACIONAL DE REFERÊNCIA EM BIOMASSA – CENBIO. Cana-deaçúcar no Brasil. Disponível em: <http://infoener.iee.usp.br/scripts/biomassa/br_cana.asp>
Acesso em: 21/01/09

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS

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