metodologia para aplicação de integração energética em uma

UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA

ESCOLA POLITÉCNICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA

MESTRADO ACADÊMICO EM ENGENHARIA QUÍMICA

METODOLOGIA PARA APLICAÇÃO DE INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA NUMA PLANTA INDUSTRIAL

Autor: João Nery Souza Neto

Orientador: Prof. Dr. Ricardo de Araújo Kalid

Co-Orientador: Prof. Dr. José Geraldo Pacheco Filho

Salvador – Bahia Agosto / 2005

i

À Deus , pela grande Vida do Universo

Aos meus pais Hermes e Raquél

À minha esposa Maria da Conceição

Aos meus filhos Joana e Lucas

ii

Agradecimentos

Aos meus pais, Hermes e Raquél, que me deram as condições e o apoio para

todas as minhas conquistas.

À minha esposa Maria da Conceição, pela compreensão, estímulo e apoio.

Aos meus filhos Joana e Lucas, pelo incentivo e apoio.

Aos meus orientadores Prof. Dr. Ricardo de Araújo Kalid e José Geraldo

Pacheco Filho, pela orientação e dedicação oferecidos no desenvolvimento

deste trabalho.

À Escola Politécnica da UFBA, em especial aos professores do Curso de

Mestrado Acadêmico em Engenharia Química por terem me ajudado a galgar

mais um passo na minha carreira profissional.

Aos professores da Escola de Química da UFRJ, Eduardo Mach Queiroz e

Fernando Luiz Pellegrini Pessoa, pela colaboração e sugestões.

À POLITENO Indústria e Comércio S/A, em especial ao engenheiro Sebastião

Luiz F. de Magalhães, pela disponibilidade de dados e informações, e pela

confiança depositada.

Ao colega Leandro dos Anjos Sacramento, pela ajuda e profissionalismo

demonstrado durante a elaboração do estudo de caso que faz parte deste

trabalho.

Aos colegas do Mestrado, em especial a Lair de Souza Bartolomeu e Renato

Mariano de Sá pelo companheirismo, apoio e colaboração.

E a todas aquelas pessoas que, de alguma forma, contribuíram para a

execução deste trabalho.

iii

“Fica evidente que os problemas sérios que a

humanidade enfrentará no século XXI serão todos

criados pela própria humanidade. Os problemas de

poluição e meio ambiente que ficaram evidentes nos

meados do século XX foram apenas o começo. A

tecnologia científica está intimamente ligada à causa

e à solução desses problemas. Portanto, na era da

tecnologia científica, o desenvolvimento da mente

construtiva e não destrutiva se tornará o fator

preponderante e extremamente importante”.

Masanobu Taniguchi

iv

Resumo

Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia que fornece, de

modo organizado e detalhado, todas as etapas necessárias na aplicação

prática de integração energética para readaptação (“retrofit”) (IEPR) de plantas

industriais existentes, através dos conceitos da tecnologia “pinch”. Esta técnica,

leva à síntese de redes de trocadores de calor, com o propósito de minimizar o

consumo de utilidades quentes e frias nos processos, implicando em operar as

plantas com custos reduzidos e com diminuição das utilidades vapor, água de

resfriamento e combustíveis, reduzindo assim, a queima de combustíveis

fósseis e emissões atmosféricas de dióxido de carbono (causa primária do

efeito estufa) e, também, os efluentes aquosos.

Na literatura, métodos para aplicação de integração energética têm

sido desenvolvidos e vários estudos têm sido feitos, mas estes não mostram,

com detalhes, procedimentos para uso em casos práticos reais, ou seja, não

apresentam as etapas de aquisição, verificação e validação de dados tomados

das plantas. Também, não explicam, adequadamente, os problemas e

dificuldades que são encontrados nestas etapas. Sabe-se que a confiabilidade

dos dados é fundamental na obtenção dos resultados de uma rede de

trocadores de calor.

Dados de processo como vazões, temperaturas, pressões e

composições das correntes envolvidas são obtidos da planta industrial. São

calculadas as propriedades termodinâmicas e de transporte das correntes e em

seguida é feita a reconciliação dos balanços de massa e energia, de modo a

validar os dados para a aplicação da tecnologia “pinch” a fim de sintetizar redes

de trocadores de calor.

A metodologia desenvolvida foi aplicada a um estudo de caso numa

planta industrial de produção de polietileno. Foram recomendadas

modificações na rede de trocadores de calor existente. Os resultados deste

estudo indicaram uma possível redução no consumo de utilidades quente e fria

de 9 e 24%, respectivamente, com uma taxa interna de retorno do investimento

de 39%.

v

Abstract

A methodology to provide an organized and detailed procedure to apply

energy integration to retrofit (EITR) industrial plants using the Pinch Technology

concept was developed in this work. This technology propose a heat exchanger

network to reduce the consumption of hot and cold utilities in the processes

causing decrease in the operating costs by reduction of steam, water, fossil

fuels burning and atmospheric carbon dioxide emissions (primary cause of

greenhouse effect) and aqueous effluent too.

Methods have been developed and several studies have been made but they

do not present in detail practical procedures to apply the energy integration to

retrofit industrial process plants, in other words, they do not present the steps to

obtain, verify and validate data from process plants. In addition these methods

do not adequately explain the problems and difficulties that are found in these

steps. The confidence level of plant data is very important to obtain the results

of a heat exchanger network.

Process data such as flow rates, temperatures, pressures and compositions

for the streams are obtained from an industrial process plant. Thermodynamic

and transport properties for the process streams are calculated and data

reconciliation is performed using the balances of mass and energy to provide

data validation to apply the Pinch Technology to obtain heat exchanger

network.

The methodology developed was applied in a case study from an existing

polyethylene production plant. It was recommended modifications in the existing

heat exchanger network. The results of this study indicated possible reduction

in plant consumption of hot and cold utilities by 9% and 24% respectively, with a

return of investment rate estimated at 39%.

vi

METODOLOGIA PARA APLICAÇÃO DE INTEGRAÇÃO ENERGÉTICA NUMA PLANTA INDUSTRIAL

Índice 1 - Introdução 1

1.1 - Motivação para Aplicação de Otimização Energética em Processos

Industriais 1

1.2 - Objetivos da Dissertação 3

1.3 - Estrutura do Texto 4

2 - Revisão Bibliográfica 5

2.1 - Integração de Processos 7

2.1.1 - Histórico 7

2.1.2 - Situação Atual da Integração de Processos 8

2.1.3 - Métodos para Integração de Processos 9

2.1.4 - Áreas de Aplicação de Integração de Processos 9

2.2 - Integração Energética 10

2.3 - Tecnologia "Pinch" 12

2.3.1 - Metas Referenciais 13

2.3.1.1 - Curvas Compostas 13

2.3.1.2 - Algoritmo Tabular (Cascata Energética) 15

2.3.1.3 - Número Mínimo de Unidades de Troca Térmica 15

2.3.1.4 - Área Global Mínima de Transferência de Calor 16

2.3.2 - Síntese de Rede de Trocadores de Calor 16

2.3.3 - Grande Curva Composta 19

2.3.4 - Análise Energética Global (“Total Site”) 21

vii

3 - Metodologia 23

3.1 - Sistema de Prospecção de Oportunidades (Banco de Idéias) 26

3.2 - Estudo do Processo 27

3.3 - Identificação e Caracterização das Correntes de Processo e de

Utilidades 29

3.4 - Identificação dos Equipamentos de Troca Térmica 30

3.5 - Aquisição de Dados de Projeto para Escolha dos Modelos

Termodinâmicos 30

3.6 - Aquisição de Dados de Planta para Vazão, Composição,

Temperatura e Pressão 31

3.7 - Obtenção dos Dados de Propriedades Termodinâmicas e de

Transporte, e Coeficientes de Transferência de Calor 33

3.8 - Validação e Consolidação dos Balanços Material e de Energia 35

3.9 - Criação da Tabela de Oportunidades (Tabela Problema) 37

3.10 - Cálculo das Metas Referenciais 38

3.11 - Síntese de Redes de Trocadores de Calor 39

3.11.1 - Rede com Mínimo Consumo de Utilidades 40

3.11.2 - Rede Final de Trocadores de Calor 41

3.12 - Avaliação Econômica da Rede Final 42

4 - Resultados 43

4.1 - Sistema de Prospecção de Oportunidades (Banco de Idéias) 43

4.2 - Estudo do Processo 44

4.3 - Identificação e Caracterização das Correntes de Processo e de

Utilidades 46

4.4 - Identificação dos Equipamentos de Troca Térmica 47

viii

4.5 - Aquisição de Dados de Projeto para Escolha dos Modelos

Termodinâmicos 47

4.6 - Aquisição de Dados de Planta para Vazão, Composição,

Temperatura e Pressão 48

4.7 - Obtenção dos Dados de Propriedades Termodinâmicas e de

Transporte, e Coeficientes de Transferência de Calor 48

4.8 - Validação e Consolidação dos Balanços Material e de Energia 49

4.9 - Criação da Tabela de Oportunidades (Tabela Problema) 50

4.10 - Cálculo das Metas Referenciais 52

4.11 - Síntese de Redes de Trocadores de Calor 54

4.11.1 - Rede de Trocadores de Calor Existente 54

4.11.2 - Rede com Mínimo Consumo de Utilidades 55

4.11.3 - Rede Final de Trocadores de Calor 56

4.12 - Avaliação Econômica da Integração Energética Global 59

5 - Conclusões e Sugestões 64

Referências Bibliográficas 67

Apêndice I 71

Apêndice II 72

Nomenclatura

ix

Nomenclatura

Letras latinas:

A área de troca térmica, m2

C constante de cálculo do coeficiente de transferência de

calor

Ccfria curva composta fria

Ccquente curva composta quente

CF custo fixo, R$

Cp calor específico à pressão constante, J/kg.oC

Cpef calor específico médio efetivo, J/kg.oC

CV custo variável, R$

D diâmetro do tubo, m

DMT diferencial mínimo de temperatura, oC

DTLN diferença de temperatura média logarítmica

H entalpia, kJ/kg

h coeficiente de transferência de calor, J/s.m2.oC

hext coeficiente de transferência de calor no escoamento do ar

sobre a superfície externa da tubulação, J/s.m2.oC

hf coeficiente de transferência de calor da corrente fria,

J/s.m2.oC

hint coeficiente de transferência de calor no escoamento do

fluido interno à tubulação, J/s.m2.oC

hk coeficiente de transferência de calor da corrente k,

J/s.m2.oC

hq coeficiente de transferência de calor da corrente quente,

J/s.m2.oC

I investimento fixo, R$

Nomenclatura

x

IEPR integração energética para readaptação (“retrofit”)

k condutividade térmica, J/s.m.oC

LB lucro bruto, R$

M vazão mássica, kg/s

m constante de cálculo do coeficiente de transferência de

calor

MCp taxa de capacidade calorífica, J/s.oC

N número de variáveis envolvidas

n constante de cálculo do coeficiente de transferência de

calor

Ncorr número de correntes

Nf número de correntes frias que tocam e estão posicionadas

acima do PE

N'f número de correntes frias que tocam e estão posicionadas

abaixo do PE

Nq número de correntes quentes que tocam e estão

posicionadas acima do PE

N'q número de correntes quentes que tocam e estão

posicionadas abaixo do PE

Nutil número de correntes de utilidades

PE ponto de estrangulamento energético ("pinch")

PFD fluxograma de processo

P&ID fluxograma de engenharia

Q calor trocado, kJ/h

QI Qualidade de Informação

qk módulo da diferença de entalpia da corrente k, kJ/kg

Qutil carga térmica fornecida pela utilidade, kJ/h

Nomenclatura

xi

RESR rede evoluída sem restrições

REXIST rede de trocadores existente

RF rede final de trocadores de calor

RMCU rede de mínimo consumo de utilidades

ROP receita operacional, R$

SRTC síntese de rede de trocadores de calor

Tar temperatura do ar ambiente, oC

TE temperatura de entrada da corrente, oC

TIR taxa interna de retorno, %

Tint temperatura do fluido interno à tubulação, oC

TM temperatura meta da corrente, oC

TMA taxa mínima de atratividade, %

Tsup temperatura na superfície externa da tubulação, oC

U coeficiente global de transferência de calor, J/s.m2.oC

UF consumo de utilidade fria, kJ/h

UQ consumo de utilidade quente, kJ/h

UQmin consumo mínimo de utilidade quente, kJ/h

UFmin consumo mínimo de utilidade fria, kJ/h

umin número mínimo de unidades de troca térmica

VPL valor presente líquido, R$

XMi valor medido da variável

XRi valor reconciliado da variável

Letras Gregas:

σi2 variância associada ao grau de incerteza do medidor

Nomenclatura

xii

ΔHFP diferença de entalpia de um fluido de processo, kJ/kg

ΔTef diferencial médio efetivo das temperaturas das correntes

quentes e frias ao longo da área de troca, oC

ΔT diferencial de temperatura das correntes, oC

Números Adimensionais:

Pr número de Prandtl

Prs número de Prandtl, avaliado à temperatura de superfície

externa do tubo

Re número de Reynolds

Lista de Figuras

xiii

Lista de Figuras

Figura 2.1 Modelo de um Sistema de Integração Energética

Figura 2.2 Diagrama das Curvas Compostas

Figura 2.3 Custos x Diferencial Mínimo de Temperatura

Figura 2.4 Decomposição do PE

Figura 2.5 Diagrama de Grade

Figura 2.6 Diagrama da Grande Curva Composta

Figura 2.7 Modelo de um Sistema “Total Site”

Figura 3.1 Roteiro de Aplicação de Integração Energética em Plantas

Industriais

Figura 3.2 Sistema de Prospecção de Oportunidades

Figura 3.3 Fluxograma simplificado do processo

Figura 3.4 Fluxograma para integração energética

Figura 3.5 Atribuição de valores para Qualidade de Informação (QI)

Figura 3.6 Procedimento de Síntese de Rede de Trocadores de Calor

Figura 4.1 Fluxograma Simplificado do Processo da Planta PEL

Figura 4.2 Fluxograma Simplificado das Correntes de Processo

Figura 4.3 Custo Total x Diferencial Mínimo de Temperatura

Figura 4.4 Diagrama das Curvas Compostas

Figura 4.5 Diagrama da Grande Curva Composta

Figura 4.6 Rede de Trocadores de Calor Existente (REXIST)

Figura 4.7 Rede de Trocadores de Calor Inicial (RMCU)

Figura 4.8 Consumo de Utilidade Quente

Figura 4.9 Consumo de Utilidade Fria

Lista de Figuras

xiv

Figura 4.10 Rede de Trocadores de Calor Final (RF)

Figura 4.11 Integração Energética Global da Planta PEL

Lista de Tabelas

xv

Lista de Tabelas

Tabela 3.1 Constantes da Equação 3.2 para Cilindro Circular em

Escoamento Cruzado

Tabela 4.1 Reconciliação de Dados do Balanço de Massa das Correntes

Tabela 4.2 Tabela de Oportunidades para Aplicação da Tecnologia "Pinch"

Tabela 4.3 Custos das utilidades

Tabela 4.4 Custos Fixos

Tabela 4.5 Consumo de Utilidades e Avaliação Econômica

Tabela 4.6 Taxa Interna de Retorno para a Integração Energética dos

Sistemas

Capítulo 1 – Introdução

Capitulo 1 - Introdução

1.1 - Motivação para Aplicação de Otimização Energética em Processos Industriais

O aumento da competitividade global e as crises do petróleo têm

forçado a indústria a melhorar o desempenho dos seus processos, onde o

custo da energia representa uma parcela considerável do custo final de seus

produtos.

Plantas industriais consomem grandes quantidades de energia. Tais

consumos se tornam mais acentuados, principalmente nas plantas mais

antigas, com pouca integração energética nos seus processos, ou seja, pouca

recuperação de calor entre as correntes que compõem os mesmos.

O objetivo de otimizar energeticamente os processos é minimizar o uso

de energia e, conseqüentemente, minimizar a geração de resíduos e efluentes,

implicando em operar as plantas com custos reduzidos e com redução das

utilidades vapor, água de resfriamento e combustíveis.

1

A sociedade tem pressionado constantemente pela melhoria do

desempenho ambiental das indústrias. Para fazer frente a esta crescente

demanda, novos enfoques têm sido desenvolvidos, tanto no campo tecnológico

como no gerencial. Estes visam minimizar o impacto ambiental da atividade

industrial a custos reduzidos. Mercados cada vez mais competitivos exigem a

minimização dos custos e do impacto ambiental. Para tanto, têm sido

construídas novas formas de combate ao desperdício de energia e à poluição

industrial. Os resíduos industriais e o uso ineficiente de energia passam a

serem vistos, não apenas como agentes poluidores, mas, também, como

perdas econômicas a serem eliminadas através de uma ação integrada sobre a

totalidade do processo produtivo, desde a compra da matéria prima até o

descarte das correntes residuárias.


O custo da energia representa uma parcela considerável do custo final

dos produtos químicos. A principal fonte de energia é aquela proveniente de

combustíveis fósseis. A minimização do uso da energia não está apenas

relacionada ao custo, mas também ao aumento da concentração de gases

promotores do aquecimento global do planeta (efeito estufa). O dióxido de

carbono, proveniente da queima de combustíveis fósseis, é um desses

principais promotores.

Contudo, o dióxido de carbono não é o único poluente gerado na

queima de combustíveis. Os compostos de enxofre estão presentes e têm uma

importante contribuição na poluição atmosférica. Na combustão estes são

transformados em óxidos de enxofre, podendo causar a chuva ácida. O enxofre

no combustível também tem um importante efeito na formação de particulados

(ZANNIKOS, 1995). Além dos óxidos de enxofre, há outros importantes

poluentes formados durante a combustão: os óxidos de nitrogênio. Estes são

produzidos pela oxidação do nitrogênio presente no ar de combustão,

principalmente a temperaturas acima de 1000 oC. Os óxidos de nitrogênio são

formadores de chuvas ácidas e da névoa fotoquímica e também participam da

formação de ozônio (BOTSFORD, 2001). Portanto, quanto menor for o

consumo de energia, menor serão as emissões dos gases poluentes, tais como

dióxido de carbono, óxidos de enxofre e óxidos de nitrogênio, que provocam

enormes danos à natureza e à saúde humana.

Um outro aspecto a ser considerado é que uma planta industrial, não

otimizada energeticamente, necessita de grandes quantidades de água para

resfriamento de correntes de processo, utilizando torres de resfriamento onde

ocorre elevada evaporação de água. Somente as torres de resfriamento

instaladas em Camaçari, Bahia, Brasil, por exemplo, provocam um lançamento

na atmosfera, em forma de vapor, da ordem de milhares de metros cúbicos de

água por dia, o que daria para abastecer a população de uma cidade de porte

médio. O uso e tratamento desta água geram uma grande quantidade de

efluentes. Portanto, uma planta energeticamente otimizada terá, também,

consumo de água e seus efluentes aquosos minimizados.

2


Com a competição global e os altos preços da energia para os

processos industriais, motivados principalmente pelas crises do petróleo, houve

a necessidade de estudos sobre Integração Energética nos processos, de

modo a permitir ganhos econômicos com a redução do consumo de utilidades.

Surgiram então metodologias para a realização desses estudos.

Como conseqüência da redução do consumo de utilidades isto implica,

também, na redução da queima de combustíveis fósseis que emitem os

chamados GEE’s - gases do efeito estufa. Segundo JUNIOR (2003), após a

ECO-92, realizada no Rio de Janeiro, tornou-se cada vez mais presente a

preocupação mundial no sentido de se encontrar soluções para o problema do

aquecimento global que culminaram com o Protocolo de Kyoto desenhado em

1997 (em vigor a partir de 16 de fevereiro de 2005), que estabelece redução da

emissão de GEE´s na atmosfera por parte dos maiores poluidores do planeta,

os países desenvolvidos.

1.2 - Objetivos da Dissertação

Esta dissertação tem como:

Objetivo geral

- Desenvolver uma metodologia que apresente, de modo organizado e

detalhado, as etapas necessárias à aplicação prática de integração energética

para readaptação (“retrofit”) (IEPR) de plantas industriais existentes.

Objetivos específicos

- Aplicar a metodologia desenvolvida a um estudo de caso numa planta

industrial de produção de polietileno, buscando uma maior eco-eficiência nos

seus processos;

- Auxiliar na aplicação dos conceitos da tecnologia “pinch”, levando à

síntese de redes de trocadores de calor, para minimizar o consumo de

utilidades quentes e frias nos processos químicos, e como conseqüência,

reduzir a queima de combustíveis fósseis, que geram os gases do efeito estufa

(GEE’s) e também, os efluentes aquosos;

3


- Auxiliar engenheiros no uso de técnicas de integração energética,

visando implementar melhorias no desempenho dos processos industriais.

1.3 – Estrutura do Texto

No Capítulo 2 é apresentada a revisão bibliográfica pertinente ao

assunto da dissertação, dando uma visão dos conceitos gerais de integração

de processo, com um enfoque especial para a integração energética.

No Capítulo 3 é apresentada a metodologia desenvolvida para

aplicação de integração energética para readaptação (“retrofit”) (IEPR) de

plantas industriais existentes, utilizando como ferramenta principal os conceitos

da tecnologia “pinch" para elaborar a síntese de rede de trocadores de calor.

No Capítulo 4, utilizando a metodologia desenvolvida, são

apresentados e discutidos os resultados de um estudo de caso, para uma

proposta de “retrofit” na integração energética, efetuado na planta de produção

de Polietileno Linear (PEL), integrante da POLITENO Indústria e Comércio S/A,

situada no Pólo Petroquímico de Camaçari, no Estado da Bahia, Brasil.

No Capítulo 5 são apresentadas as conclusões e sugestões.

No Apêndice I é apresentado o modelo de planilha com o conjunto de

dados necessários para a caracterização de uma corrente de processo.

No Apêndice II é listado o arquivo de saída do programa VALI III para o

balanço material do sistema de destilação da planta PEL.

4

Capítulo 2 – Revisão Bibliográfica

Capitulo 2 - Revisão Bibliográfica

A necessidade de formar um grupo de especialistas na universidade e

na indústria, capacitados para o uso de tecnologias de integração energética

em plantas de processos da indústria do estado da Bahia, motivou a busca, em

literatura, por métodos que pudessem facilitar a aplicação prática destas

tecnologias em plantas de processos.

O uso da tecnologia "pinch", apresentada por LINNHOFF et al. (1982) e

LINNHOFF (1983), como ferramenta principal para realização de estudos de

integração energética, tem sido encontrado na literatura num grande número

de aplicações, principalmente, em readaptação (“retrofit”) de plantas existentes.

A integração energética que ocorre entre as correntes de processo é

efetuada através de redes de trocadores de calor (SRTC). A síntese de redes

otimizadas gera referências importantes na análise de redes em operação.

Os métodos de integração energética atualmente disponíveis podem

ser divididos em dois grandes grupos: os baseados em técnicas heurísticas-

termodinâmicas e os baseados em programação matemática.

Os métodos que utilizam a programação matemática formulam um

problema onde todas as superestruturas possíveis da rede são analisadas

(problema combinatorial), implicando num aumento de complexibilidade à

medida que o número de correntes aumenta (BIEGLER, 1997, CIRIC e

FLOUDAS, 1991 e YEE e GROSSMANN, 1990).

Por outro lado, os métodos heurísticos, apesar de não garantir

obtenção de ótimos do ponto de vista matemático, têm capacidade de gerar

resultados aceitáveis em termos econômicos e simplicidade.

O método de síntese de redes de trocadores de calor denominado

método "pinch" é oriundo dos trabalhos de LINNHOFF e colaboradores (1982), 5


onde fundamentos termodinâmicos e regras heurísticas são utilizados. Outros

métodos heurísticos são os propostos por RUDD et al. (1973) e, PONTON e

DONALDSON (1974).

LIPORACE (1996) modificou a regra tradicional da razão entre taxas de

capacidades caloríficas (regra b) da tecnologia “pinch", sugerida por

LINNHOFF e HINDMARSH (1983), de modo a obter redes de menor consumo

de utilidades, sem violar regras básicas da tecnologia, qualquer que seja o

conjunto de correntes de processo. Esta nova regra é chamada de regra b1, a

qual faz parte do algoritmo computacional utilizado no programa AtHENS,

desenvolvido por LIPORACE (1996) (ver também LIPORACE et al. (1997),

para síntese de redes de trocadores de calor baseado na tecnologia “pinch”.

Métodos têm sido desenvolvidos e vários estudos têm sido feitos, mas

estes não apresentam, com detalhes, procedimentos, para uso em casos

práticos reais, de aplicação de integração energética para readaptação

(“retrofit”) (IEPR) de plantas industriais existentes.

Na literatura, LINNHOFF e FLOWER (1978), LINNHOFF e

HINDMARSH (1983) aplicam a tecnologia “pinch" a partir da Tabela Problema

já pronta, sem apresentar as etapas antecedentes de aquisição, verificação e

validação de dados tomados das plantas.

AL-RIYAMI et al. (2001) desenvolveram, na área de integração

energética, um estudo de caso em readaptação (“retrofit”) de plantas de

processos existentes, com mais riqueza de informações. Mesmo assim, não

apresentam de forma organizada e detalhada, uma metodologia de aquisição,

verificação e validação de dados para a geração da Tabela Problema, além de

não informarem os critérios de escolha dos modos (casos) de operação nos

processos das plantas estudadas, nem explicam, adequadamente, os

problemas e dificuldades que são encontrados durante as etapas de

levantamento de dados.

Vários estudos de caso têm sido feitos, principalmente em plantas de

produção de amônia (LABABIDI et al. (2000) e WANG et al. (2003)) e em

refinarias de petróleo (FONSECA et al. (1997)), também, sem apresentarem

uma metodologia detalhada para uma aplicação prática. 6


A confiabilidade dos dados é fundamental na obtenção dos resultados

de uma rede de trocadores de calor. MIRRE et al. (2001) mostram os efeitos de

pequenas variações nas condições das correntes de processo na definição de

metas que orientam a síntese de redes de trocadores de calor. Também,

POLLEY (2002) mostra o efeito dos erros na predição das propriedades

termodinâmicas e dos coeficientes de transferência ocasionados por variações

nas temperaturas das correntes.

Como parte da revisão bibliográfica serão abordados, nos itens

seguintes, tópicos de integração de processo, de integração energética e da

tecnologia "pinch".

2.1 - Integração de Processos

Integração de Processos é um conjunto de métodos gerais e

sistemáticos para o projeto de sistemas de produção integrados, desde

processos individuais até complexos industriais, com ênfase especial no uso

eficiente de energia e na redução de efeitos ao meio ambiente, segundo

definição de GUNDERSEN (2002).

Integração de Processos é um termo novo que surgiu nos anos 80 e

tem sido amplamente usado para descrever sistemas com atividades definidas

e está relacionada com a área de Projeto de Processo.

Para alcançarem os objetivos da Integração de Processo, métodos tem

sido desenvolvidos nas últimas duas décadas.

Para DUNN (2001), o objetivo original desses métodos têm sido a

identificação de conservação de energia, redução de resíduos e de emissões

nos projetos de processo. Esses métodos foram usados para identificar

oportunidades em muitos projetos de processo.

2.1.1 - Histórico

Projeto de Processo tem evoluído através de distintas gerações. A

primeira geração constou de invenções, baseadas em experimentos no

7


laboratório, as quais foram testados em plantas pilotos antes da construção das

plantas industriais. A segunda geração foi baseada no conceito de Operações

Unitárias, as quais deram origem à Engenharia Química como disciplina. As

Operações Unitárias atuaram como estrutura básica para o engenheiro no

Projeto de Processo. A terceira geração considerou a integração entre estas

operações; por exemplo, recuperação de calor entre correntes de processo

para economizar energia.

2.1.2 - Situação Atual da Integração de Processos

A aplicação da integração de processos está crescendo bastante no

campo da engenharia de processo.

GUNDERSEN (2002) identificou mais de 35 universidades ao redor do

mundo que estão envolvidas em pesquisa com Integração de Processos.

Enquanto recuperação de calor foi o foco inicial da Integração de

Processo, o escopo tem sido expandido consideravelmente durante as últimas

duas décadas para abranger projetos de processo. O aspecto chave desta

expansão tem sido o uso de conceitos básicos de Recuperação de Calor em

outras áreas, através de uso de analogias. Isto tem, por exemplo, tornado

possível utilizar as técnicas de recuperação de calor para estudar processos de

transferência de massa em geral e gerenciamento do uso de água, em

particular. O crescimento da Integração de Processos nos últimos 10 anos tem

provocado um grande esforço no desenvolvimento de recursos apropriados

para auxiliar os engenheiros, sendo os simuladores de processo, ferramentas

imprescindíveis nas aplicações industriais. Atualmente, existe no mercado um

grande número de “softwares” disponíveis.

A integração de processos evoluiu de uma metodologia restrita a

recuperação de calor nos anos 80, para tornar-se o que empresas industriais

líderes nos anos 90 consideraram como principal tecnologia de estratégia de

projeto e planejamento. Com esta tecnologia é possível reduzir

significantemente os custos operacionais de plantas existentes, enquanto

8


novas plantas podem ser projetadas com reduções nos custos operacionais e

nos custos de investimentos.

2.1.3 - Métodos para Integração de Processos

As principais características dos métodos de integração de processo

são o uso de regras heurísticas (conjunto de regras e métodos relacionados

com a experiência), fundamentos termodinâmicos e técnicas de programação

matemática.

Existe uma significativa inter-relação entre os vários métodos e a

tendência atual é o uso simultâneo dessas três técnicas.

Apesar da tendência citada acima, a tecnologia “pinch", surgida no final

da década de 70, faz uso de fundamentos termodinâmicos e regras heurísticas

sendo hoje, a ferramenta muito utilizada em estudos de integração energética

para readaptação (“retrofit”) (IEPR) de plantas industriais.

2.1.4 - Áreas de Aplicação de Integração de Processos

Áreas típicas para aplicação de Integração de Processos no campo da

indústria são:

- planejamento, projeto e operação de processos e de sistema de

utilidades;

- novos projetos;

- projetos de readaptação (“retrofit”);

- melhoria de eficiência (matéria prima e energia) e produtividade

(aumento de capacidade);

- integração entre processos;

- integração entre processos e sistemas de utilidades;

- integração entre “sites” industriais, centrais de utilidades e cidades

(sistemas de aquecimento e refrigeração);

9


- problemas operacionais (flexibilidade, controlabilidade e

comutabilidade);

- minimização de resíduos;

- maximização do reuso de águas;

- redução de emissões para o meio ambiente.

2.2 - Integração Energética

No campo da integração de processos, a aplicação de integração

energética está relacionada com a recuperação de calor entre correntes de

processo com o propósito de economizar energia.

A importância da integração energética nos processos químicos das

indústrias tornou-se evidente a partir do aumento do custo da energia, durante

as décadas de 70 e 80 (crises do petróleo) e, atualmente, com a globalização

da economia mundial. Isto forçou as empresas a buscar a diminuição dos seus

custos, a fim de serem competitivas no mercado. A grande contribuição nesta

diminuição é por conta da economia de energia (custos operacionais e fixos)

nos processos.

Num processo industrial existe um grande número de correntes de

processo que necessitam ser aquecidas e/ou resfriadas através de

equipamentos de troca térmica (trocadores de calor).

A Figura 2.1 mostra de modo simplificado um sistema de integração

energética, onde a recuperação de calor está relacionada com as possíveis

combinações de troca de calor entre as correntes de processo, ficando o

fechamento do balanço de energia por conta das utilidades quentes e frias.

A redução no consumo de energia está associada com a recuperação

de calor entre correntes de processo, ou seja, quanto maior esta recuperação

menor o consumo de utilidades.

10


Minimização do Consumo Maximização da

Recuperação de Calor Utilidades Quentes

11

Figura 2.1 – Modelo de um Sistema de Integração Energética

Além da diminuição dos custos operacionais, busca-se também, uma

diminuição nos custos fixos (unidades de troca térmica), ou seja, esta

integração procura minimizar o consumo de utilidades e o custo do capital.

O resultado da aplicação de integração energética numa planta estará

sempre entre os processos não-integrado e totalmente integrado, e o nível

econômico da recuperação de calor para o processo é determinado pela

melhor combinação dos custos operacionais e de capital.

A recuperação ótima de calor entre as correntes não é um problema

simples, devido ao grande número de possíveis combinações entre as

mesmas. Portanto, deve-se encontrar, dentre as possíveis redes de trocadores,

a que resulta em melhor benefício técnico-econômico, para a integração.

Nos processos existem combinações que são proibidas e outras que

são obrigatórias, em função de aspectos operacionais, de segurança e de

controlabilidade.

Dependendo das características dos processos, outros problemas

devem ser observados como: as propriedades físicas das correntes que podem

PROCESSO

Utilidades Frias

Correntes Frias

Correntes Quentes

Minimização do Consumo


ter uma grande dependência da temperatura, os trocadores de calor quanto ao

tipo e materias de construção e limitações quanto à queda de pressão.

Como pode ser visto, há uma certa complexidade para resolver um

problema de integração energética, tornando necessário o emprego de

métodos apropriados para a sua solução.

Na literatura observa-se a utilização da tecnologia "pinch", apresentada

por LINNHOFF et al. (1982) e LINNHOFF (1983) em um grande número de

estudos de readaptação (“retrofit”) de plantas existentes em relação a

integração energética.

2.3 - Tecnologia "Pinch"

Segundo LINNHOFF et al. (1982), a tecnologia "pinch" tem como

objetivo a síntese, a análise e a otimização de processos químicos, com

relação à sua integração energética, através do uso de um conjunto de regras

estabelecidas para a aplicação da Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica.

Nesta técnica, são identificadas as correntes quentes que precisam ser

resfriadas e as correntes frias que precisam ser aquecidas com o objetivo de

conduzir estas a atingir suas metas energéticas, da maneira mais econômica

possível. Caso estas metas ainda não tenham sido atingidas ao final da

integração energética entre as correntes de processo, são utilizadas utilidades

quente e/ou fria para completar a energia necessária. As combinações

efetuadas entre as correntes quentes e frias, geram uma rede de trocadores de

calor.

A primeira parte da Análise "Pinch" compreende a determinação das

metas referenciais e a segunda parte a síntese de rede de trocadores de calor.

Para o entendimento da metodologia é necessário o conhecimento de

alguns conceitos e procedimentos que serão apresentados a seguir.

12


2.3.1 - Metas Referenciais

A obtenção das metas referenciais é chamada na tecnologia "pinch" de

“supertargeting” (LINNHOFF et al. (1982)) que compreende: o consumo mínimo

de utilidades necessárias para o processo, o número mínimo de unidades de

troca térmica e a área global mínima de transferência de calor, correspondente

a um determinado diferencial mínimo de temperatura (DMT) entre as correntes

quentes e frias envolvidas.

O procedimento de determinação destas metas serão mostrados nos

próximos sub-itens.

2.3.1.1 - Curvas Compostas

A curva composta é uma representação do balanço de energia do

processo (perfis de Temperatura versus Entalpia) através de um conjunto de

correntes em uma só, sendo definida para as correntes quentes (curva

composta quente) e frias (curva composta fria). A curva composta quente é

obtida pela soma de todas as cargas térmicas de resfriamento, enquanto a

curva composta fria é obtida pela soma de todas as cargas térmicas de

aquecimento, disponíveis em cada intervalo comum de temperatura.

Em PIRES (2003) e LIPORACE (1996) é apresentado de modo

detalhado o procedimento de construção das Curvas Compostas (CC).

No diagrama das Curvas Compostas a região vertical compreendida

entre as curvas representa a possibilidade de recuperação de energia entre as

mesmas e à medida que as curvas se aproximam horizontalmente uma da

outra, maior será esta possibilidade de troca térmica, até o ponto onde as

curvas atingem a menor distância vertical permitida entre as mesmas

(diferença mínima de temperatura - DMT). Neste ponto, a energia restante para

fechar o balanço térmico das correntes deve ser fornecida pelo sistema de

utilidades e representa o consumo mínimo de utilidades quente e fria

necessárias para o processo.

13


H

T

Diferença mínimade temperatura

(DMT)

PE

UFmin

UQmin

Calor recuperado

ccquente

ccfria

Figura 2.2 - Diagrama das Curvas Compostas

Um exemplo de Curvas Compostas é mostrado na Figura 2.2, onde

ccquente é a curva composta quente, ccfria é a curva composta fria, UQmin é

o consumo mínimo de utilidade quente, UFmin é o consumo mínimo de utilidade

fria, PE é o ponto de estrangulamento energético ("pinch") e DMT é o

diferencial mínimo de temperatura entre as curvas.

Esta representação permite obter as seguintes informações do

processo:

- localização do ponto de estrangulamento energético ("pinch");

- potencial de recuperação de calor dentro do processo;

- metas de consumo mínimo de utilidades quente e fria.

Como pode ser visto, o uso de utilidades está diretamente relacionado

ao valor do DMT. Quanto maior este valor maior o consumo de utilidades

quando as curvas se afastarem horizontalmente uma da outra.

Por outro lado, o aumento do DMT faz com que a área de troca térmica

dos trocadores diminua (para uma mesma carga térmica, um aumento na força

motriz diminui a necessidade de área), diminuindo o seu custo. Logo, há um

valor ótimo de DMT que forneça o menor custo total (somatório dos custos fixo

e operacional).

14


Figura 2.3 – Custos x Diferencial Mínimo de Temperatura

Como pode ser constatado, o DMT é uma das variáveis mais

importantes na Análise "Pinch" e, sua escolha é baseada em critérios

econômicos, como mostrado na Figura 2.3.

2.3.1.2 - Algoritmo Tabular (Cascata Energética)

Uma forma alternativa de obtenção das metas de energia de um

processo é através do Algoritmo Tabular – “Problem Table Algorithm”

(LINNHOFF e FLOWER, 1978). O método é desenvolvido através da

construção de uma tabela, baseada na divisão do problema em intervalos de

temperaturas, para posterior realização de balanço energético. Também,

PIRES (2003) e LIPORACE (1996) apresentam de modo detalhado o

procedimento de construção desta tabela.

2.3.1.3 - Número Mínimo de Unidades de Troca Térmica

O número mínimo de unidades de troca térmica é calculado pela

equação de HOHMANN (1971),

1 (2.1) min −+= utilcorr NNu

15


onde, umin é o número mínimo de unidades de troca térmica, Ncorr o

número de correntes de processo que precisam de aquecimento ou de

resfriamento e Nutil o número de correntes de utilidades.

A expressão acima pode ser utilizada para cada uma das regiões

acima e abaixo do PE e o número mínimo provável de unidades para a rede

completa, com a máxima recuperação de energia, será dado pela soma das

unidades das regiões.

2.3.1.4 - Área Global Mínima de Transferência de Calor

A área global mínima de transferência de calor é calculada pela

equação de TOWNSEND e LINNHOFF (1984), baseado em HOHMANN (1971)

que apresentou o conceito de transferência vertical de calor através das curvas

compostas, sugerindo que se a energia for transferida dessa forma, a área

global de troca térmica será mínima, devido a um melhor aproveitamento da

força motriz existente. A área global mínima é dada pela seguinte expressão:

( )Amin

DTLNqhj

k

kkj

=⎛

⎝⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟ ⋅

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

⎛

⎝⎜

⎞

⎠⎟

⎛

⎝⎜⎜

⎞

⎠⎟⎟∑∑ 1 (2.2)

onde, DTLN é a diferença de temperatura média logarítmica; j o

intervalo de entalpia; k a corrente que participa do intervalo j; qk o módulo da

diferença de entalpia da corrente k, no intervalo j e hk o coeficiente de

transferência de calor da corrente k.

2.3.2 - Síntese de Rede de Trocadores de Calor

Após a determinação das metas referenciais (primeira etapa) é iniciada

a síntese de rede de trocadores de calor (segunda etapa).

O objetivo da síntese é obter redes para viabilizar o alcance de todas

as metas definidas no processo.

16


A síntese é efetuada segundo um conjunto de regras estabelecidas

pela tecnologia "pinch", onde as duas mais importantes, segundo LINNHOFF e

HINDMARSH (1983), são apresentadas a seguir:

a) Número de correntes

“O número de correntes quentes imediatamente acima do PE tem que

ser menor ou igual ao número de correntes frias imediatamente acima do PE.

Caso contrário, deve-se dividir corrente fria”.

“O número de correntes frias imediatamente abaixo do PE tem que ser

menor ou igual ao número de correntes quentes imediatamente abaixo do PE.

Caso contrário, deve-se dividir corrente quente”.

b) Regra do MCp (taxa de capacidade calorífica)

“Para correntes combinadas imediatamente acima do PE o MCp da

corrente quente tem que ser menor ou igual ao MCp da corrente fria (MCpq ≤

MCPf) e para correntes combinadas imediatamente abaixo do PE o MCp da

corrente fria tem que ser menor ou igual ao MCp da corrente quente (MCpf ≤

MCpq)”.

A síntese permite também a determinação dos custos totais das redes.

Na montagem de redes de troca térmica, alguns procedimentos

específicos e conceitos serão apresentados a partir deste momento.

Para a Análise "Pinch" o diagrama das Curvas Compostas pode ser

decomposto, segundo LINNHOFF e HINDMARSH (1983), conforme mostrado

na Figura 2.4, em função do que será apresentado a seguir.

A identificação do PE e as suas características permitem fazer as

seguintes observações:

a) é possível a divisão do problema em duas regiões: uma acima e

outra abaixo do PE, sendo a região superior uma receptora (sorvedouro) de

calor (somente utilidade quente é necessária) e a região inferior uma fonte de

calor (somente utilidade fria é necessária), Figura 2.4 (a);

17


T HQ HF T HQ HF50 1000 160 3000

60 200 1200 175 3000 4600100 900 1800 200 4100 6500150 2100 2800 250 5250160 2400 3000 270 5500160 2400 3700175 3000 4600175 3700 4600200 4100 6500250 5250270 5500

(a)

TUQmin

DMT

UFmin

UQmin

Q=0

UFmin

(b)

H

α

UQmin + α

UFmin + α

(c)

(a)

Figura 2.4 - Decomposição do PE

b) cada região é independente e equilibrada energeticamente

(correntes de processo + utilidade), Figura 2.4 (b). Para a construção de uma

rede que garanta as metas de consumo mínimo de energia, existem três regras

básicas:

b.1. não transferir calor do processo através do PE;

b.2. não utilizar utilidade quente para correntes abaixo do PE;

b.3. não utilizar utilidade fria para correntes acima do PE.

c) caso haja desequilíbrio energético no projeto da rede, por

determinada transferência de calor através do PE, este valor (α) incidirá no

18


mesmo acréscimo de utilidade quente e fria, acima do consumo mínimo, Figura

2.4 (c).

As regras estabelecidas pela tecnologia "pinch" para a síntese podem

acarretar no aparecimento de ciclos de trocadores de calor. Estes ciclos são

laços de troca térmica. Um ciclo é formado quando uma corrente de processo

quente e outra fria são combinadas duas vezes. O aparecimento de ciclos

implica num número de unidades de troca térmica acima do mínimo.

Para a representação de rede de trocadores de calor LINNHOFF et al.

(1982) apresentam o Diagrama de Grade (“Grid Structure”), como uma maneira

de facilitar a localização do PE, a divisão das duas regiões e a alocação de

trocadores. A Figura 2.5 mostra a forma deste diagrama.

# 2

# 1

# 3

# 4

quente 2

quente 1

fria 1

fria 2

Pinch (PE)

ResfriadorAquecedor

correntes quentes

correntes frias

trocadorprocesso-processo

AbaixoAcima

Figura 2.5 - Diagrama de Grade

2.3.3 - Grande Curva Composta

A Grande Curva Composta (GCC) é construída a partir das Curvas

Compostas (CC), podendo ser usada como uma ferramenta de projeto para

especificar as utilidades (LINNHOFF et al. 1982), com o objetivo de escolher,

de modo mais apropriado, os seus níveis e cargas térmicas, a fim de minimizar

os custos operacionais do processo.

Na Figura 2.6 é mostrado um Diagrama da Grande Curva Composta.

19


Esta curva indica de modo claro quanta energia tem que ser suprida

pelos vários níveis de utilidades. Aqui são plotadas as disponibilidades (acima

do PE) e as necessidades (abaixo do PE) de energia do processo, como

função da temperatura.

Os diversos níveis de temperaturas das utilidades disponíveis estão

diretamente ligados aos seus custos. Normalmente, as utilidades quentes de

maior temperatura e as utilidades frias de menor temperatura possuem um

custo maior, ou seja, quanto mais afastada da temperatura ambiente, mais cara

é a utilidade, sendo então preferível maximizar o uso de utilidades com

temperaturas mais próximas à ambiente.

H

T

UF

UQQ

Calor recuperadoPE

AGR

VBP

VMP

VAP

REF

VAP - Vapor de Alta Pressão VMP - Vapor de Média PressãoVBP - Vapor de Baixa Pressão

AGR - Água de ResfriamentoREF - Refrigeração

Figura 2.6 - Diagrama da Grande Curva Composta

A GCC permite uma análise do nível de temperatura necessário para

cada trecho do processo, permitindo um uso mais racional das diferentes

utilidades disponíveis.

A GCC tem um número de aplicações industriais fortemente voltado

para sistemas de utilidades e de geração de energia.

20

A GCC, segundo HALL (1989), ajuda também na integração de

utilidades com sistemas de gases de combustão de fornalhas e turbinas,


circuitos de fluidos de aquecimento (por exemplo, “hot oil”), água de

refrigeração, sistemas de refrigeração, sistemas de destilação, etc., de tal

maneira que o custo total de utilidades seja minimizado.

2.3.4 - Análise Energética Global (“Total Site”)

É a integração energética feita entre unidades de processo e o sistema

de utilidades, onde o mesmo é considerado como parte do problema. O método

do “Total Site” foi desenvolvido por DHOLE e LINNHOFF (1993).

As unidades de processo são fisicamente separadas e independentes,

mas interligadas pelas utilidades, como mostra a Figura 2.7.

Unidade de Processo C

Unidade de Processo A

Unidade de Processo B

Unidade de Processo D

Sistema de Utilidades

Figura 2.7 – Modelo de um Sistema “Total Site”

Os processos são de modo indireto integrados através dos sistemas de

utilidades.

Para cada unidade de processo do “site” são geradas as Curvas

Compostas e a Grande Curva Composta. Aqui não se deseja trocas de calor

entre as correntes de processo das unidades. Cada unidade é analisada de

forma separada e depois é integrada. Isto geralmente é feito de modo que uma

determinada utilidade gerada numa unidade podem ser consumida em outra.

21


A aplicação desse método para um complexo industrial, com vários

processos produtivos, tem mostrado um maior potencial de ganho energético.

Essa análise num “site” industrial é uma tarefa que requer significantes

quantidades de mão-de-obra, tempo e capital.

22

Capítulo 3 – Metodologia

Capitulo 3 - Metodologia

A metodologia desenvolvida neste trabalho fornece de modo

organizado e seqüencial as etapas necessárias para obtenção, verificação e

validação de dados, tomados de uma planta real existente, para ajudar

engenheiros na análise de integração energética para readaptação (“retrofit”)

(IEPR) de plantas industriais existentes, visando melhorias no desempenho

energético dos processos.

A metodologia adotada toma como base a comparação entre uma

planta real existente e uma proposta oriunda de um procedimento de síntese

de rede de trocadores de calor, na qual, a Tabela Problema, apresentada por

LINNHOFF e FLOWER (1978), identificada na planta estudada neste trabalho é

utilizada. A Tabela Problema será chamada aqui de Tabela de Oportunidades,

por se considerar que as correntes de processo contidas na mesma,

representam oportunidades de integração para incorporar melhorias no aspecto

energético do processo.

Adotando a Tecnologia "Pinch" para a síntese, a rede de mínimo

consumo de utilidades (RMCU) obtida é comparada com a rede existente,

visando identificar condições de semelhança ou impedimentos (restrições) de

troca que devem ser levados em consideração na etapa seguinte de evolução

da RMCU. Com estas restrições definidas, a partir da observação das

estruturas das duas redes e, principalmente, através das discussões com os

técnicos da planta, esta evolução é efetuada até a rede final (RF), tendo como

função objetivo a minimização do custo total anual. Obtida a rede final, esta

novamente é comparada com a rede existente e então as oportunidades de

modificações são identificadas.

A aplicação da metodologia requer uma equipe com conhecimento do

processo e capacitação adequada para: 23


- uso da Tecnologia "Pinch" e síntese de redes de trocadores de calor;

- conhecimento na obtenção de propriedades termodinâmicas e de

transporte;

- uso de ferramentas de reconciliação de dados;

- uso de simuladores de processos.

A metodologia desenvolvida para aplicação de integração energética

em plantas industriais de processos envolveu as seguintes etapas:

A) Estudo do processo: realizado através dos fluxogramas de processo, dos

manuais de operação e de reuniões com os técnicos das unidades

operacionais da planta.

B) Identificação e caracterização das correntes de troca térmica: feita a partir

do levantamento das correntes quentes e frias existentes no processo e seus

respectivos equipamentos de troca térmica.

C) Aquisição de dados de vazão, temperatura, pressão e composição:

adquiridos no sistema de informação disponível na planta e, quando

necessário, por medição no campo com leitura de temperatura através de

instrumentos portáteis, tais como pirômetro ótico da Raytek Corp. U.S.A,

modelo Raynger ST80-IS.

D) Cálculo de propriedades termodinâmicas e de transporte: realizado através

de simulador de processos. No presente estudo de caso foi utilizado o HYSYS

versão 1.5, com o modelo termodinâmico modificado de Peng Robinson

(PRSV) para sistemas não-ideais.

E) Definição da Qualidade de Informação: através da ferramenta de Qualidade

de Informação (QI) apresentada por FONTANA et al. (2004), foram atribuídos

valores de QI para os dados adquiridos, associando a estes um certo grau de

incerteza relacionado com o método no qual estas informações foram obtidas

na planta.

F) Reconciliação de dados de vazão e temperatura: efetuada após a definição

da Qualidade de Informação. Neste caso utilizou-se o software VALI III da

24


Belsim S.A. para a construção dos balanços de massa e de energia do

processo da planta PEL da Politeno.

G) Montagem da Tabela de Oportunidades (Tabela Problema) a partir dos

dados reconciliados.

H) Cálculo do consumo mínimo de utilidades e síntese da rede de trocadores

de calor foi efetuado segundo um conjunto de regras da Tecnologia “Pinch”

através do software AtHENS (LIPORACE, 2000) da UFRJ tendo como dados

de entrada aqueles da Tabela de Oportunidades.

I) Validação da rede de transferência de calor foi conduzida com aplicação de

restrições reais da planta industrial. Também, foram aproveitadas energias

contidas em determinadas correntes para geração de utilidades necessárias

aos processos das plantas.

J) Avaliação econômica: foi realizada de modo a escolher as alternativas mais

promissoras, através do valor presente líquido (VPL) e da taxa interna de

retorno (TIR), levando em conta os custos operacionais, custos do

investimento, a receita operacional e a taxa mínima de atratividade (TMA)

estabelecida.

Como resultado do trabalho é apresentado um roteiro para a aplicação

da metodologia de integração energética numa planta industrial existente,

como mostrado na Figura 3.1 e descrito detalhadamente nos sub-títulos

seguintes.

As etapas de contribuição da dissertação a esse roteiro compreendem

os itens 3.1 até 3.8, que mostram informações e dados necessários para a

aplicação prática da metodologia.

25


3.1.

Sis

tem

a de

pro

spec

ção

de o

port

unid

ades

(Ban

co d

e Id

éias

)

ETAPAS DE CONTRIBUIÇÃODA DISSERTAÇÃO

3.11 Síntese de Redes de Trocadores de Calor:Rede Inicial (RMCU) Evolução Rede Final (RF)

3.2. Estudo do Processo

3.3. Identificação e Caracterização das Correntes de Processo e de Utilidades

3.4. Identificação dos Equipamentos de Troca Térmica

3.5. Aquisição de Dados de Projeto para Escolha dos Modelos Termodinâmicos

3.6 Aquisição de Dados de Planta para Vazão, Temperatura, Pressão e Composição

3.7 Obtenção dos Dados de Propriedades Termodinâmicas e de Transporte e Coeficientes de Transferência de Calor

3.8 Validação e Consolidação dos Balanços Material e de Energia

3.9 Criação da Tabela de Oportunidades (Tabela Problema)

3.10 Cálculo das Metas Referenciais

3.12 Avaliação Econômica da Rede Final

Figura 3.1 - Roteiro de Aplicação de Integração Energética em Plantas

Industriais

3.1 - Sistema de Prospecção de Oportunidades (Banco de Idéias)

Em primeiro lugar, a experiência dos técnicos da planta é uma fonte

importante de informações. Por isto, foi criado nesta etapa um Banco de Idéias,

que faz interface com determinadas etapas da metodologia, onde idéias podem

ser incorporadas como oportunidades para melhorar o processo no aspecto

energético.

Este sistema é composto de descrição expondo a oportunidade, as

ações necessárias para viabilizá-la, os resultados preliminares obtidos com a

implantação da mesma. Um formulário para sua utilização é mostrado na

Figura 3.2.

26


Projeto XX

Sistema de Prospecção de Oportunidades

TECLIM

1. DADOS REFERENTES À IDÉIA 1.1. Proponente 1.2. Data 1.3. Ficha de nº 1.4. Identificação / Denominação da Oportunidade 1.5. Área / Unidade / Equipamento 1.6. Processo / Estágio / Fase 1.7. Palavras - Chaves 1.8. Avaliador 2. DESCRIÇÃO - EXPOSIÇÃO DA OPORTUNIDADE A oportunidade é descrita de forma clara e objetiva. 2.1. A IMPLEMENTAÇÃO DEPENDERIA DE ... Descrever as ações que seriam necessárias para viabilizar a oportunidade. 2.2. A IMPLEMENTAÇÃO RESULTARIA EM ... Descrever que resultados seriam obtidos com a implantação da oportunidade. 2.3. A IMPLEMENTAÇÃO APRESENTARIA AS SEGUINTES QUESTÕES CORRELATAS ... Descrever que questões podem interferir na implantação da oportunidade e na obtenção dos resultados. Podem ocorrer efeitos negativos, como por exemplo geração de novos resíduos ou riscos ao homem, meio ambiente ou ao processo industrial?

2.4. A IMPLEMENTAÇÃO APONTARIA PARA OS SEGUINTES GANHOS ESTIMADOS ... Quantificar os ganhos preliminares.

Figura 3.2 - Sistema de Prospecção de Oportunidades

3.2 - Estudo do Processo

Nesta etapa é feito o estudo dos processos produtivos selecionados

para a otimização energética.

Definido o processo, são estudados o seu fluxograma (PFD) e

respectivo descritivo, visando elaborar um fluxograma resumido mais adequado

para aplicação da tecnologia de integração energética, que será chamado de

fluxograma para integração energética, referenciado por LINNHOFF (1998)

como “Data Extraction Flow-sheet Representation.”

Como exemplo, nas Figuras 3.3 e 3.4 são apresentados

respectivamente, o PFD simplificado do processo e o Fluxograma para

Integração Energética de uma das unidades da planta considerada no estudo

de caso apresentado no presente trabalho.

27


Reator

Trocador-4

Trocador-1

Trocador-2

Trocador-3

Trocador-5

Purificadores

Purificadores

Mat

éria

prim

a-1

Mat

éria

prim

a-2

Solv

ente

118 oC

61 oC

60 oC

33 oC

26 oC48 oC

36 oC

32 oC

Trocador-6272 oC 291 oC

26 oC

Figura 3.3 - Fluxograma Simplificado do Processo

Como pode ser visto na Figura 3.4, uma corrente de processo utilizada

para aplicação da tecnologia pinch, é iniciada num determinado ponto (por

exemplo, em “A”) e encerra-se antes de haver uma mudança de composição

da mesma, seja antes de um reator, um misturador (por exemplo, em “B”) ou

um equipamento de separação. No PFD existem seis trocadores de calor

enquanto no Fluxograma para Integração Energética existem quatro correntes

de processo, onde três destas precisam ser resfriadas e uma aquecida.

Reator

Mat

éria

prim

a-1

Mat

éria

prim

a-2

Solv

ente

Resfriar

Aquecer

Resfriar

Resfriar

118 oC

61 oC

60 oC

26 oC

48 oC 32 oC

272 oC 29 oC

26 oC

"A"

1 "B"

Figura 3.4 - Fluxograma para Integração Energética

28


A participação de técnicos da planta que conheçam com profundidade

o processo em estudo é importante, no sentido de agilizar e dar um bom

andamento ao trabalho. São identificadas todas as restrições e situações

inadequadas com base na disposição física dos equipamentos da planta, na

controlabilidade do processo, além de problemas de segurança do processo e

estratégias de partida e parada da planta, que surgirão posteriormente com a

integração do processo, segundo LIPORACE (1996).

3.3 - Identificação e Caracterização das Correntes de Processo e de Utilidades

Nesta etapa, tomando-se como referência o Fluxograma para

Integração Energética (Figura 3.4), são identificadas as correntes quentes que

precisam ser resfriadas e as correntes frias que precisam ser aquecidas, onde

o objetivo é conduzi-las a atingir suas metas energéticas.

As correntes devem ser nomeadas, preferencialmente, com o mesmo

número destas no PFD do processo existente, para facilitar posterior

comparação entre as redes. As correntes devem ter cores e tipo de linhas

diferenciadas.

Devem ser identificadas as correntes que operam de modo contínuo e

intermitente, já que nos fluxogramas de processo isto nem sempre é uma tarefa

simples. Também, devem ser identificadas correntes cujo aproveitamento

energético não esteja sendo efetuado, como gases de exaustão de chaminés,

excesso de utilidades (vapor e condensado), entre outros, com destinos não

apropriados.

São também caracterizadas as utilidades disponíveis, incluindo

correntes de vapor e condensado - a diferentes temperaturas e pressões,

correntes de fluidos de aquecimento (por exemplo, “hot oil”) e correntes de

água de resfriamento. Também, são estabelecidas todas as restrições iniciais

do sistema, de acordo com as características do processo em estudo, como

por exemplo, contaminações proibitivas entre correntes de processo-processo

e correntes de processo-utilidade, em função tanto de danos temporários ou

29


permanentes em determinadas partes do processo quanto de especificações

de materiais dos equipamentos e tubulações.

Uma planilha em arquivo eletrônico deve ser elaborada para

armazenagem dos dados de vazão, temperatura, pressão, composição e

propriedades termodinâmicas e de transporte das correntes de processo e de

utilidades. Um modelo desta planilha é apresentado no Apêndice I.

3.4 - Identificação dos Equipamentos de Troca Térmica

Todos os equipamentos que operam em regime contínuo devem ser

identificados com suas respectivas funções e tipos de troca térmica dentro do

processo. Devem ser obtidos dados da geometria dos trocadores de calor que

estão relacionados com as correntes de processo (diâmetro e quantidades de

tubos, diâmetro do casco, número de passes no casco e nos tubos, “pitch” dos

tubos, tipo e corte de chicanas), necessários para o cálculo rigoroso dos

coeficientes de transferência de calor (h), durante a etapa de síntese de redes

(item 3.11).

3.5 - Aquisição de Dados de Projeto para Escolha dos Modelos Termodinâmicos

Nesta etapa devem ser obtidos todos os dados de vazão, composição,

temperatura, pressão e propriedades termodinâmicas e de transporte das

correntes, a partir da documentação existente do projeto. Com estes dados

torna-se possível comparar e escolher os modelos termodinâmicos mais

adequados considerados no projeto da planta, os quais, serão posteriormente

utilizados como referência, com os dados de planta, durante o cálculo das

propriedades termodinâmicas e de transporte (item 3.7).

Pode ser utilizado software simulador de processo e/ou referências

bibliográficas, que possuam banco de dados apropriados com regras de

misturas adequadas, para a validação dos modelos na determinação das

propriedades termodinâmicas e de transporte.

30


Como ponto de partida para aplicação da metodologia de integração

energética é recomendado fazer uma avaliação dos processos selecionados,

considerando os dados de projeto como referência (a partir da etapa 3.9), a fim

de aumentar o conhecimento destes processos e obter maior domínio e

confiança no uso das diversas ferramentas necessárias à aplicação da

metodologia.

3.6 - Aquisição de Dados de Planta para Vazão, Composição, Temperatura e Pressão

Várias dificuldades podem ser encontradas nesta etapa, desde a falta

de instrumentos para medição de vazão e temperatura das correntes até a

seleção dos modos de operação e do conjunto de dados a ser utilizado. Mais

uma vez, o conhecimento do processo e o suporte dos técnicos da planta são

indispensáveis.

Para aquisição de dados de planta, o fluxograma de engenharia (P&ID)

das unidades de processo é o primeiro e principal documento para obtenção de

informações das correntes de processo. Aqui, para as correntes de processo

selecionadas, é feita a verificação de localização de instrumentos de vazão, de

temperatura, de pressão e também de analisadores em linha e pontos de

amostragem.

Para fins de integração energética, deve-se escolher a condição mais

representativa do processo, em termos de maior tempo de operação e/ou maior

consumo energético, já que normalmente, uma planta industrial opera em

modos (casos) de operação distintos, durante determinados períodos de tempo

(campanhas).

Nesta etapa é efetuada a aquisição dos dados, através do sistema de

informação disponível na planta, nos modos de operação e períodos

previamente definidos, onde a mesma esteja operando de modo estável e na

capacidade de produção apropriada.

Para correntes que não possuem ponto de medição de temperatura,

utiliza-se uma medição indireta, através de aparelho portátil (por exemplo,

31


pirômetro ótico) que mede a temperatura da superfície externa da tubulação.

Este valor deve então ser corrigido, a fim de representar a temperatura do

fluido interno à tubulação. Esta temperatura é estimada com o diâmetro da

tubulação, vazão e propriedades termodinâmicas e de transporte da corrente,

além das condições do ar ambiente (temperatura, velocidade e direção) do

momento da medição, considerando a resistência térmica condutiva

desprezível e não considerando possíveis efeitos de deposição, conforme a

equação:

)( supint

supint arext TT

hhTT −∗+= (3.1)

onde, Tint é a temperatura media do fluido interno à tubulação, Tsup a

temperatura medida na superfície externa da tubulação, Tar a temperatura do ar

ambiente, hext o coeficiente de transferência de calor no escoamento do ar

através da superfície externa da tubulação e hint o coeficiente de transferência

de calor no escoamento do fluido interno à tubulação.

O hext é calculado, considerando escoamento cruzado, utilizando a

correlação de ZHUKAUSKAS (equação 3.2) encontrada no INCROPERA e

DEWITT (2003):

DkCh

s

nmext

4/1

PrPrPrRe ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= (3.2)

onde Re é o número de Reynolds, Pr o número de Prandtl, k a

condutividade térmica (avaliados à temperatura do ar), D o diâmetro do tubo, C

e m constantes que dependem de Re - conforme Tabela 3.1, n constante que

depende de Pr (se Pr ≤10, n=0,37; se Pr >10, n=0,36) e Prs o número de

Prandtl, avaliado à temperatura de superfície externa do tubo.

O hint é calculado, considerando escoamento turbulento desenvolvido,

utilizando a correlação DITTUS-BOELTER (equação 3.3), também encontrada

no INCROPERA e DEWITT (2003):

Dkh nPrRe023,0 5/4

int = (3.3)

32


onde Re é o número de Reynolds, Pr o número de Prandtl, k a

condutividade térmica (avaliados à temperatura do fluido), D o diâmetro do tubo e n constante que depende de Pr (se Pr ≤10, n=0,37; se Pr >10, n=0,36).

Tabela 3.1: Constantes da Equação 3.2 para Cilindro Circular em Escoamento

Cruzado

Número de Reynolds (Re) C m

1 - 40 0,75 0,4

40 - 103 0,51 0,5

103 - 2x105 0,26 0,6

2x105 - 106 0,076 0,7

Fonte: Tabela 7.4 (INCROPERA e DEWITT, 2003)

3.7 - Obtenção dos Dados de Propriedades Termodinâmicas e de Transporte, e Coeficientes de Transferência de Calor

Em função da ocorrência de temperaturas e/ou composições diferentes

observadas na planta para as correntes do processo, com relação aos valores

de projeto, torna-se necessário estimar as propriedades termodinâmicas e de

transporte nas condições reais de operação. Isto deve ser feito utilizando-se as

mesmas regras de misturas selecionadas durante a etapa de validação dos

modelos termodinâmicos (Etapa 3.5).

Também, nesta etapa, os coeficientes de transferência de calor para as

correntes quentes e frias, podem ser estimados, de maneira mais rigorosa, com

uso de um simulador de processo, a partir de dados da geometria dos

trocadores de calor e, das propriedades termodinâmicas e de transporte das

correntes envolvidas na troca térmica.

33


Uma alternativa mais simples de estimativa destes coeficientes pode

ser feita a partir do coeficiente global de transferência de calor (U) entre as

correntes que estão realizando a troca térmica no trocador de calor. O

coeficiente global está relacionado com o calor trocado (Q), a área de troca (A)

e o diferencial médio efetivo das temperaturas das correntes quentes e frias ao

longo da área de troca (ΔTef) por:

efTAQUΔ∗

= (3.4)

O calor trocado pode ser estimado por uma das correntes envolvidas

na troca, utilizando-se o balanço de massa e energia da planta. Estando o

coeficiente global diretamente relacionado com as resistências térmicas entre

os dois fluidos no interior do trocador, desprezando a resistência térmica

condutiva na parede dos tubos, as resistências de depósito e a diferença entre

as áreas superficiais interna e externas dos tubos, o mesmo pode ser

representado por:

fq hh

U 111

+= (3.5)

onde hq e hf são os coeficientes de transferência de calor nas correntes quente

e fria, respectivamente. Neste caso, é calculado o valor de um destes

coeficientes (o que for mais confiável), enquanto o outro é estimado com a

equação 3.5. Caso haja informações sobre as resistências de depósito, estas

podem ser consideradas nesse cálculo. Na sua inexistência, o coeficiente

estimado na equação 3.5 incorpora a influência dos depósitos na operação,

podendo ser tomado como um coeficiente efetivo.

Se a corrente passa em vários trocadores em série, escolher o trocador

que for mais representativo, em termos de carga térmica e/ou área de troca,

para a determinação do coeficiente de transferência de calor para esta

corrente.

34


Na ausência de um software mais sofisticado para o cálculo de

coeficientes de transferência de calor, podem ser usados procedimentos

baseados em equações disponíveis na literatura.

3.8 - Validação e Consolidação dos Balanços Material e de Energia

Faz parte da validação e consolidação dos balanços material e de

energia a aplicação das ferramentas de reconciliação de dados de modo a

permitir o fechamento destes balanços.

Nesta etapa é feita inicialmente a avaliação da consistência dos dados

dos balanços material e de energia das unidades de processos da planta,

através da ferramenta de Qualidade de Informação (QI) apresentada por

FONTANA et al. (2004). Esta avaliação antecede o procedimento de

reconciliação de dados.

INC - Informação não confiável IP - Informação Precária: Simulação desatualizada, projeto desatualizado ou instrumento descalibrado IPC - Informação Pouco Confiável: Medida de campo não corrigida IC - Informação Confiável: Simulação atualizada, projeto atualizado ou medida de campo corrigida IAC - Informação Altamente Confiável: Instrumento totalizador calibrado

0,0

2.5

5

7.5

10

0

2

4

6

8

10

QU

ALI

DA

DE

DE

INFO

RM

AÇ

ÃO

INC IP IPC IC IAC

PARÂMETROS

0,001

2,5

7,5

Figura 3.5 - Atribuição de Valores para Qualidade de Informação (QI)

A Figura 3.5, adaptada de FONTANA et al. (2004), mostra o critério

utilizado para a QI, onde são atribuídos valores a determinados parâmetros,

estando estes associados ao grau de incerteza do modo no qual estas

informações foram obtidas. Com isto, a qualidade máxima refere-se à medição 35


da variável com o instrumento totalizador calibrado e a qualidade mínima

representa a falta da informação do dado da variável.

Outro ponto importante é que todas as informações são disponíveis,

isto é, se não há medição ou sugestão dos técnicos da planta ou resultado de

simulação ou de projeto para estimar um certo dado, é estimado o valor da

variável e atribuído a menor Qualidade de Informação (QI=0,001). Desta forma,

sempre é possível realizar a reconciliação.

A reconciliação de dados é uma ferramenta útil que, além de detecção

de erros grosseiros, confere a esses balanços, dados mais confiáveis e com

erros mínimos possíveis. A reconciliação é aplicada através de uma função

objetivo, cuja solução irá minimizar os erros das medidas em termos

matemáticos, utilizando-se o método dos mínimos quadrados, ponderados

entre os valores reconciliados e medidos das variáveis envolvidas, obedecendo

às restrições (limites) impostas pelo processo. Normalmente, estas variáveis

são vazões e temperaturas. A função objetivo é representada por:

( )2

12min.. ∑

=

−=

N

i i

MR

X

ii

R

XXOF

σ (3.6)

sujeita às restrições para que satisfaçam aos balanços de massa e de energia:

(3.7) 0)( =iRXF

onde, XRi é o valor reconciliado da variável, XMi é o valor medido da variável, σi2

é a variância (associada ao grau de incerteza do medidor), N é o número de

variáveis envolvidas.

A variância é proporcional ao grau de incerteza da medição e com

comportamento inverso a sua QI, ponderando-se os dados pelo valor medido

da variável, conforme a formulação proposta por FONTANA et al. (2004):

2

22

i

iMi

QI

Xασ (3.8)

Como no problema de reconciliação o que importa são as variâncias

relativas entre os dados e a nova função objetivo a ser minimizada é:

36


( ) 2

22

1min..

i

iiR

M

N

iMRX X

QIXXOF ∗−= ∑=

(3.9)

Com o diagnóstico resultante da reconciliação, é possível identificar

incertezas em medições de instrumentos. A reconciliação também fornece

dados confiáveis de vazões e temperaturas, tornando mais realistas as redes

sintetizadas. Recomenda-se, se possível, a inclusão desses instrumentos num

plano de inspeção, antes de iniciar um estudo.

MIRRE et al. (2001) mostram a importância que pequenas variações

nas condições das correntes de processo (vazão e temperatura) podem ter na

definição de metas (área global e consumo de utilidades) e parâmetros (DMT -

diferencial mínimo de temperatura, entre as correntes quentes e frias), que

orientam a síntese de redes de trocadores de calor a ser obtida.

POLLEY (2002) mostra também o efeito dos erros na predição das

propriedades termodinâmicas e de transporte e dos coeficientes de

transferência de calor na temperatura de correntes de saída de trocadores.

A partir desta etapa, a confiabilidade dos dados é fundamental, pois os

resultados seguintes dependem da qualidade desses. Assim, caso haja

desconfianças em dados neste momento do procedimento, necessariamente,

estas devem ser sanadas antes dos próximos passos da metodologia.

3.9 - Criação da Tabela de Oportunidades (Tabela Problema)

A Tabela Problema (“Problem Table”) apresentada por LINNHOFF e

FLOWER (1978) é uma forma organizada de apresentar os dados relevantes

de cada corrente, necessários para a realização do balanço energético durante

a aplicação da tecnologia "pinch", na determinação do consumo mínimo de

utilidades e do ponto de estrangulamento energético ("pinch"). Foi denominada

aqui de Tabela de Oportunidades. Um exemplo pode ser visto na Tabela 4.2

(Capítulo 4 – item 4.9) que mostra, para cada corrente do processo usado

como estudo de caso, os dados de temperatura de entrada (TE), temperatura

meta ou de saída (TM), vazão mássica (M), calor específico (Cp) e coeficiente

de transferência de calor (h). 37


3.10 - Cálculo das Metas Referenciais

Nesta etapa, chamada na tecnologia "pinch" de “supertargeting” por

LINNHOFF et al. (1982), é efetuada a determinação das metas de consumo

mínimo de utilidades necessárias para o processo, do número mínimo de

unidades de troca térmica e da área global mínima de transferência de calor,

correspondente a um determinado diferencial mínimo de temperatura (DMT)

entre as correntes quentes e frias envolvidas. As metas de consumo são

obtidas através do algoritmo da Tabela Problema.

O consumo mínimo de utilidades representa, para um determinado

DMT, o limite termodinâmico, ou seja, o máximo de energia que a integração

energética pode economizar.

Aqui também, é determinado o ponto de estrangulamento energético –

"pinch" (PE).

O número mínimo de unidades de troca térmica é calculado pela

equação de HOHMANN (1971), já apresentada no item 2.3.1.3.

A área global mínima de transferência de calor é calculada pela

equação de TOWNSEND e LINNHOFF (1984), já apresentada no item 2.3.1.4.

Neste momento, a fim de ser otimizado o DMT, é possível fazer uma

análise econômica preliminar para encontrar um ponto ótimo, de mínimo custo

total anual, utilizando os custos de consumo mínimo de utilidades e de área

global mínima de transferência de calor, antes de ser iniciada a síntese de rede

propriamente dita. Nessa análise, tradicionalmente a tecnologia "pinch"

considera os trocadores com configuração de escoamento em contracorrente,

propriedades termodinâmicas e de transporte constantes; e coeficientes de

transferência de calor constantes para cada corrente.

Uma maneira de obter uma estrutura de rede parecida com a estrutura

da planta é identificar o DMT da planta e utilizá-lo como dado de entrada para a

síntese de redes.

38


3.11 - Síntese de Redes de Trocadores de Calor

Nesta etapa o objetivo é a síntese da rede de trocadores de calor que

se aproxime das metas e seja mais econômica conforme critério definido

previamente segundo LINNHOFF e HINDMARSH (1983).

A síntese de rede de trocadores de calor (SRTC) pode ser dividida em

duas etapas, sendo realizadas de modo seqüencial: síntese da rede de mínimo

consumo de utilidades (RMCU), também chamada de rede inicial, e da rede

final (RF), evoluída a partir dessa. Este procedimento é, também, apresentado

por LINNHOFF et al. (1982).

A Figura 3.6 mostra um fluxograma do procedimento de síntese,

organizado por OLIVEIRA (2001).

Dados do Processo:Tabela Problema

Definição das Metas e do DMTIdenfificação da Temperatura Pinch

Divisão do Problema em Regiões Acima e Abaixo do Pinch

Síntese com correntes que tocam o Pinch:N'q ≥ N'f e MqCpq ≥ MfCpf

Complementação da Síntese com correntes que não tocam o Pinch +

utilidades quentes

Síntese com correntes que tocam o Pinch:Nq ≤ Nf e MqCpq ≤ MfCpf

Complementação da Síntese com correntes que não tocam o Pinch +

utilidades frias

Rede com Mínimo Consumo de Utilidades (RMCU)

REDE INICIAL

Acima do Pinch Abaixo do Pinch

Evolução da rede:Quebra de Ciclo e determinação do

Custo da Nova Rede

REDE FINAL (RF)

Figura 3.6 - Procedimento de Síntese de Rede de Trocadores de Calor 39


Como o número possível de combinações entre as correntes é muito

grande, a tecnologia "pinch" é uma das técnicas apropriadas para na

construção de soluções, que levam em conta os aspectos técnico e econômico,

para a integração energética a ser proposta num processo industrial existente.

Neste momento, o conhecimento do processo é muito importante com

relação à necessidade de serem identificadas todas as restrições existentes

nas unidades da planta e para a avaliação dos resultados derivados da

evolução da rede.

Mantendo o DMT usado no cálculo das metas referenciais

(“supertargeting”), a RMCU é sintetizada. Este procedimento tem como ponto

básico a divisão da rede em duas regiões, uma acima e outra abaixo do ponto

de estrangulamento energético (PE).

A rede final (RF) é obtida a partir da evolução da RMCU, através de um

algoritmo de identificação e quebras de ciclos seqüencial (redução do número

de unidades de troca térmica) , que possibilita a consideração de restrições de

trocas, adotando como objetivo a minimização do custo total anual.

A rede final sintetizada (RF) apresentará um consumo de utilidades

entre o da rede de mínimo consumo de utilidades (RMCU) e o da rede

existente na planta (REXIST).

A etapa completa de síntese pode ser efetuada utilizando um software

disponível para aplicação em síntese de rede de trocadores de calor.

3.11.1 - Rede com Mínimo Consumo de Utilidades

Nesta etapa realiza-se a síntese de uma rede que satisfaça as metas

de consumo mínimo de utilidades, obtidas no item 3.10, também chamada de

rede inicial (RMCU).

Esta síntese é efetuada segundo regras estabelecidas pela tecnologia

"pinch" (LINNHOFF e HINDMARSH,1983 e LAPORACE,1996).

40


Quando correntes afastadas do PE estão presentes em número

significativo, muitas vezes há a necessidade de adoção de modificações das

regras originais para viabilizar o final da síntese (LIPORACE, 1996).

3.11.2 - Rede Final de Trocadores de Calor

Nesta etapa a RMCU é evoluída, com o objetivo de diminuir o seu

custo total anual (custos de capital e operacional), através da identificação e

avaliação da viabilidade de quebra dos ciclos existentes na mesma, até a rede

final (RF). Exemplo deste procedimento é apresentado por LINNHOFF et al.

(1982) ou LINNHOFF e HINDMARSH (1983).

Conhecendo-se a estrutura da rede inicial procede-se uma avaliação

minuciosa da mesma, com o objetivo de identificar restrições e situações

inadequadas com base na disposição física dos equipamentos da planta, na

controlabilidade e flexibilidade do processo, além de problemas de segurança e

estratégias de parada e partida da planta, que podem surgir como

conseqüência da integração do processo.

De acordo com POLLEY (2002) a disposição física dos equipamentos

(“layout”) exerce a maior influência na viabilidade e nos custos das possíveis

modificações na estrutura da planta.

Na readaptação (“retrofit”) de redes existentes, deve-se buscar a

redução no consumo de utilidades com a maior utilização possível dos

trocadores já disponíveis.

Vale ressaltar que, além do aspecto econômico envolvido na síntese de

rede de trocadores de calor (SRTC), devido à diminuição dos custos com

utilidades, há também como benefício para o meio ambiente a redução dos

efluentes aquosos e a redução do consumo de combustíveis fósseis, o que

conseqüentemente reduz a emissão de gases poluentes.

41


3.12 - Avaliação Econômica da Rede Final

Para a rede final sintetizada nas etapas anteriores é feita uma

avaliação econômica.

Os valores corretos dos custos são essenciais para o sucesso de um

projeto de readaptação (“retrofit”). Estes custos necessitam ser anualizados

para o estudo econômico.

Os dados econômicos básicos considerados são: as horas anuais de

operação da planta, os custos do investimento de instalação de novos

equipamentos, os custos fixos e variáveis, a receita operacional e a taxa

mínima de atratividade (TMA) estabelecida. A TMA representa uma taxa de

juros que expressa uma lucratividade mínima pretendida pelo investidor.

A avaliação econômica tem como parâmetros principais o valor

presente líquido (VPL) e taxa interna de retorno (TIR), que são calculadas

através das seguintes fórmulas da Matemática Financeira:

( ) ITMA

TMALBVPLj−

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡ +−=

11* (3.10)

( ) ⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

+−=

− jTIRTIRILB

11* (3.11)

sendo: (3.12) VFOP CCRLB −−=

onde, LB é o lucro bruto, I é o investimento fixo (custo de capital), CF são os

custos fixos (manutenção, seguros e depreciação), CV são os custos variáveis

(matéria prima, utilidades e produtos químicos), ROP é a receita operacional

(produtos e sub-produtos) e j é o número de períodos de vida útil dos

equipamentos.

Considera-se como critério de decisão do investimento, que a rede é

economicamente viável se apresentar VPL positivo (tornando-se tanto mais

atrativo quanto maior for este valor) e TIR maior do que TMA.

Com os resultados desta avaliação econômica preliminar, caso a rede

seja viável, é elaborado o projeto conceitual da rede de transferência de

energia adotada no estudo. 42

Capítulo 4 – Resultados

Capitulo 4 - Resultados

Neste capítulo são apresentados os resultados de um estudo de caso,

usando a metodologia desenvolvida para aplicação de integração energética

para readaptação (“retrofit”) de plantas industriais de processos.

O estudo de caso foi efetuado na planta de produção de Polietileno

Linear (PEL) integrante da POLITENO Indústria e Comércio S/A., situada no

Pólo Petroquímico de Camaçari, no Estado da Bahia, Brasil e fez parte de um

Projeto Cooperativo em Redes de Transferência de Energia entre a UFBA e

esta empresa.

A motivação do estudo foi fazer uma otimização energética da planta

para reduzir o consumo de utilidades, o consumo de combustíveis fósseis e,

como conseqüência, diminuição da poluição atmosférica.

A seguir são apresentadas todas as etapas da metodologia aplicadas

ao estudo de caso no processo da planta PEL para o “caso de operação-A”:

4.1 - Sistema de Prospecção de Oportunidades (Banco de Idéias)

Foi criado um Banco de Idéias com o intuito de receber contribuições

dos técnicos da planta ao estudo.

Foram identificadas várias oportunidades de integração energética nas

unidades que compõem a planta, com reduções no consumo de utilidades.

Uma das oportunidades mais promissoras, no aspecto técnico e

econômico, envolveu a integração no sistema de destilação e sua integração

com os sistemas de fornalhas e de reação.

Como conseqüência, foram identificadas e incorporadas ao estudo:

- aproveitamento de energia dos gases de chaminé das fornalhas; 43


- aproveitamento de energia remanescente da corrente de reciclo de

solvente.

4.2 - Estudo do Processo

A escolha do “caso de operação-A” para o estudo foi porque este opera

durante 70% do tempo de campanha da planta.

Para o entendimento do processo é apresentada uma descrição

resumida baseada no fluxograma simplificado da Figura 4.1.

ETENO

SISTEMADE

DESTILAÇÃO

EXTRUSÃO PELLETIZAÇÃO

PRODUTO

Reciclo de Solvente

Comonômero

SISTEMA DE "HOT OIL"(FORNALHA)

SISTEMADE

PURIFICAÇÃO

SISTEMADE

REAÇÃO

SISTEMA DEREMOÇÃO DECATALISADOR

SISTEMA DE SEPARAÇÃO DE

POLÍMERO

Catalisador

SISTEMADE

ESTRIPAGEM

Figura 4.1 - Fluxograma Simplificado do Processo da Planta PEL

As matérias primas utilizadas na produção de resinas de polietileno são

eteno e um comonômero.

A planta é composta dos sistemas de purificação, reação, remoção de

catalisador, separação de polímero, destilação, estripagem e acabamento do

produto, além dos sistemas de utilidades e tancagem.

O sistema de purificação tem como finalidade remover as impurezas

existentes nas matérias primas que afetam o sistema catalítico e, por

conseqüência, o consumo de catalisador.

44


Os reagentes são absorvidos no solvente (recuperado no sistema de

destilação) e após serem purificados, são introduzidos no sistema de reação.

As condições de operação deste sistema são específicas para cada tipo de

resina, a depender das propriedades desejadas.

Na saída do reator existe o sistema de remoção de catalisador, cuja

função é remover os resíduos deste da solução polimérica.

A solução polimérica resultante é despressurizada em dois estágios, a

fim de promover a separação do polímero dos demais componentes (solvente,

eteno e comonômero não reagidos).

O polímero separado é encaminhado, por gravidade, para o sistema de

extrusão, que tem como função principal aumentar a pressão do polímero e

enviá-lo ao sistema de pelletização. Neste ponto do processo, alguns aditivos

específicos são adicionados.

No sistema de pelletização a resina é cortada gerando grânulos

uniformes e enviada para o sistema de estripagem.

No sistema de estripagem, a resina é separada da água e do solvente

residual que acompanham a mesma. A resina saindo deste sistema é secada,

enviada para os silos de mistura, onde é homogeneizada e classificada. Em

seguida, a mesma é enviada para ensaque e estocagem.

A recuperação do solvente, do eteno e comonômero não reagidos é

feita no sistema de destilação em várias etapas, utilizando colunas de

destilação.

A planta possui um sistema especial de utilidades, em circuito fechado,

com um óleo sintético usado como fluido de aquecimento (“hot oil”) em

unidades da planta onde é requerida alta temperatura. Neste sistema existem

duas fornalhas para aquecimento deste óleo, utilizando como combustível gás

natural.

Existe também um sistema fechado de vapor e condensado.

45


4.3 - Identificação e Caracterização das Correntes de Processo e de Utilidades

Uma planta de polietileno é submetida a diferentes condições

operacionais, produzindo diferentes tipos de resinas. Para o estudo de caso

foram escolhidas as condições para resinas de maior duração de campanha no

ano.

Neste processo foram identificadas dezessete correntes contínuas,

sendo nove correntes quentes que necessitam ser resfriadas e oito frias para

serem aquecidas. Duas destas correntes (gases de chaminé de fornalhas e

excesso de condensado de baixa pressão) estão, no momento, sem nenhum

aproveitamento de seus conteúdos energéticos. O condensado está sendo

resfriado e enviado para a bacia da torre de resfriamento.

Foram identificadas diversas outras correntes quentes e frias de

processo que operam de forma intermitente e, portanto não puderam ser

consideradas para integração energética pela tecnologia “pinch”.

A aplicação desta tecnologia foi possível:

- dentro do sistema de destilação;

- entre algumas correntes dos sistemas de destilação, reação e

fornalhas.

O sistema de reação não apresentou perspectiva de integração

energética entre suas próprias correntes de processo, devido aos níveis de

temperaturas das correntes frias estarem muito acima dos níveis de

temperaturas das correntes quentes.

Além disso, outros sistemas não foram incluídos no estudo por:

- ter um consumo de utilidades abaixo de 6% (sistemas de extrusão e

pelletização) - quando comparado com os sistemas de destilação, reação e

fornalhas, e pela complexidade dos seus processos (dificuldades de

modificações);

- não ter envolvimento com troca térmica (sistemas de purificação,

remoção de catalisador e separação de polímero).

46


A Figura 4.2 mostra o fluxograma simplificado das correntes de

processo utilizadas na integração energética da planta.

Legenda: Cond - condensador; Ref - refervedor; Troc - Trocador; # - corrente

# 16

# 15

# 14

# 13# 12# 11

# 10

# 8 # 7

# 6

# 5

# 4

# 3

# 2# 1

Sistema de Reação

Troc 1 Troc 2

Col

una

3

Cond 3

Ref 3

Col

una

4

Cond 4

Ref 4

Cond 5

Col

una

5

Ref 5

Troc 3

Col

una

1

Cond 1

Ref 1

Col

una

2Cond 2

Ref 2

Troc 7

Troc17

Troc22

Sistema das Fornalhas

Sistema de Vapor e Condensado

# 17

# 9

Sistema de Destilação

Figura 4.2 - Fluxograma Simplificado das Correntes de Processo

4.4 - Identificação dos Equipamentos de Troca Térmica

Todos os equipamentos que operam em regime contínuo tiveram os

dados de sua geometria levantados e arquivados em planilhas para serem,

posteriormente, considerados no cálculo rigoroso dos coeficientes de

transferência de calor (item 4.7).

4.5 - Aquisição de Dados de Projeto para Escolha dos Modelos Termodinâmicos

Na planta em questão, utilizando-se os dados de projeto de vazão,

composição, temperatura e pressão das correntes envolvidas, no simulador de

processos HYSYS versão 1.5, foi possível identificar o modelo termodinâmico

modificado de Peng Robinson (PRSV) para sistemas não-ideais, como o mais

47


apropriado para a estimativa das propriedades termodinâmicas e de transporte

das correntes.

4.6 - Aquisição de Dados de Planta para Vazão, Composição, Temperatura e Pressão

Todos os dados de vazão, temperatura e pressão das correntes foram

levantados da planta e arquivados em banco de dados, no formato eletrônico.

Para as composições químicas das correntes foram consideradas as

mesmas de projeto, com base em alguns analisadores em linha, existentes no

processo, apresentarem composições próximas às de projeto.

Foram coletados três conjuntos de dados, em distintas ocasiões.

Para correntes que não possuíam medição de temperatura, utilizou-se

uma medição indireta, através de pirômetro ótico da Raytek Corp. U.S.A,

modelo Raynger ST80-IS, que fez a medição da superfície externa da

tubulação.

Este valor foi então corrigido, a fim de representar a temperatura do

fluido interno à tubulação, utilizando as equações 3.1, 3.2 e 3.3.

Para as 17 correntes de processo, das 34 temperaturas consideradas,

25 foram obtidas do sistema de aquisição de dados “on-line” da planta, 7 foram

medidas no campo com o pirômetro ótico e 2 foram estimadas por balanço de

energia. Todas as temperaturas das correntes de utilidades (água de

resfriamento, vapor d’ água e fluido de aquecimento) foram obtidas, também,

por pirômetro ótico.

4.7 - Obtenção dos Dados de Propriedades Termodinâmicas e de Transporte, e Coeficientes de Transferência de Calor

A partir dos dados de temperatura, pressão e composição, foram

obtidas as propriedades termodinâmicas e de transporte das correntes de

processo da planta, através do simulador de processos HYSYS, utilizando-se

48


as mesmas regras de misturas selecionadas durante a etapa de validação dos

modelos termodinâmicos (item 4.5).

Além disso, os coeficientes de transferência de calor para as correntes,

foram estimados de maneira semi-rigorosa, usando o módulo “Heat Transfer

Equipment” opção “Heater” do simulador HYSYS.

4.8 - Validação e Consolidação dos Balanços Material e de Energia

Nesta etapa foi feita inicialmente a avaliação da incerteza dos dados

dos balanços material e de energia das unidades de processos da planta,

através da ferramenta de Qualidade de Informação (QI) apresentada por

FONTANA et al. (2004).

Em seguida foi feita a reconciliação dos dados utilizado o software

VALI III da Belsim S.A. Dos instrumentos de vazão utilizados, 13 destes

apresentaram valores distintos dos medidos, com erro de medição entre 2,4 e

39,4 %, após reconciliação. No Apêndice II é mostrado o fluxograma da

reconciliação do balanço de massa do sistema de destilação da planta PEL.

Na Tabela 4.1 está o resultado da reconciliação feita nos balanços de

massa das correntes utilizadas na Tabela de Oportunidades. Para a

reconciliação das correntes 7 e 10 foi levado em conta também o balanço de

energia.

O tempo de mão-de-obra gasto entre as etapas 4.1 e 4.8

representou 65% do total de horas utilizadas neste estudo de caso. O restante

do tempo (35%) ficou por conta das etapas a seguir.

49


Tabela 4.1 - Reconciliação de Dados do Balanço de Massa das

Correntes

Número da Corrente Valor Medido (kg/h) QI Valor Reconciliado (kg/h) Valor Utilizado (kg/h)1 20000 5 19584 195842 4900 5 5222 52223 82600 7,5 81325 813254 17900 7,5 16625 166255 45730 7,5 42618 426186 1000 5 1086 10867 99420 5 97114 971148 2448 5 2430 24309 39312 (1) 3931210 25899 5 25900 2590011 431802 (1) 43180212 259400 (1) 25940013 43150 (1) 4315014 76212 (1) 7621215 181332 (1) 18133216 1200 7,5 1621 162117 3000 10 2977 2977

Nota (1): valor calculado conforme descrito no item 4.9.

4.9 - Criação da Tabela de Oportunidades (Tabela Problema)

Os dados levantados e validados nas etapas anteriores foram

organizados na forma de Tabela Problema (Tabela de Oportunidades),

conforme mostrada na Tabela 4.2, para a aplicação da tecnologia "pinch" no

presente estudo de caso.

Tabela 4.2 - Tabela de Oportunidades para Aplicação da Tecnologia "Pinch".

No Corrente Tipo TE (°C) TM (°C) M (kg/s) Cp (J/kg°C) h (J/s.m2.C)1 quente 169,2 30,5 5,44 4414 2390,02 quente 144,0 31,5 1,45 13126 3125,03 quente 111,5 70,9 22,59 7351 1894,04 quente 70,9 45,0 4,62 2532 1673,05 quente 62,8 60,4 11,84 135717 1711,06 quente 114,0 27,8 0,30 2215 1437,07 quente 173,5 149,2 26,98 2586 541,18 quente 173,5 49,1 0,68 2209 626,89 quente 440,0 279,5 10,92 1222 100,4

10 fria 38,4 147,6 7,19 2161 572,611 fria 230,7 234,1 119,95 22616 3533,012 fria 175,7 176,6 72,06 103146 2932,013 fria 209,4 218,0 11,99 3554 2282,014 fria 112,1 113,1 21,17 58007 3477,015 fria 114,1 122,4 50,37 8802 2699,016 fria -28,0 20,0 0,45 8512 2400,017 fria 77,0 250,0 0,83 14972 6980,0

50


Para a elaboração desta tabela, o procedimento adotado foi o seguinte:

- estabelecida uma numeração para as correntes de processo idêntica

àquela existente no PFD do processo existente;

- considerado o calor específico como calor específico médio efetivo

(Cpef) e calculado pela equação:

TMH

Cp FPef Δ

Δ=

* (4.1)

onde ΔHFP é o módulo da diferença de entalpia de entrada e saída da

corrente, ΔT é o módulo da diferença de temperatura (TE – TM) e M a vazão

mássica da corrente.

- para a corrente # 1 a vazão considerada é a soma das vazões de ar e

de gás natural utilizadas na fornalha;

- para as correntes de processo dos refervedores (#11, #12, #13, #14 e

#15):

• a vazão M é calculada através do balanço térmico,

utilFP QHM =Δ∗ (4.2)

onde, Qutil é a quantidade de utilidade medida (carga térmica

consumida da utilidade considerada).

• com o M calculado pela equação 4.2, o Cpef é calculado

através da equação 4.1.

- envolvendo mudança de fase de misturas, as temperaturas e

entalpias de entrada e saída da corrente de processo foram consideradas

supondo uma única corrente, sendo o calor específico médio efetivo calculado

também pela equação 4.1.

- considerada água de resfriamento como a utilidade fria e sob as

seguintes condições:

a) temperatura de entrada: 26 oC;

b) temperatura de saída: 36 oC;

c) calor específico: 4,200 kJ/kgoC

51


- considerado vapor d’água como a utilidade quente e sob as seguintes

condições:

a) temperatura de saturação: 274 oC;

b) calor latente: 1636,6 kJ/kg

4.10 - Cálculo das Metas Referenciais

Para a determinação das metas de consumo mínimo de utilidades

necessárias para o processo, do número mínimo de unidades de troca térmica

e da área global mínima de transferência de calor foi considerado o diferencial

mínimo de temperatura (DMT) de 1,8 oC observado na planta, apesar do valor

ótimo estar em torno de 2,7 oC, conforme mostrado na Figura 4.3. O custo total

anual normalizado está baseado no custo de energia e no custo de capital.

Para esses dois valores de DMT as diferenças em termos monetários e de

configuração das redes são muito pequenas e, por isto, toda as análises do

estudo tomaram como base o DMT da planta.

0.9820.9840.9860.9880.9900.9920.9940.9960.9981.000

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00

DMT (oC)

Cus

to T

otal

Anu

al n

orm

aliz

ado

Figura 4.3 - Custo Total x Diferencial Mínimo de Temperatura

52


O consumo mínimo de utilidades, para o DMT de 1,8 oC, quando

comparado com a planta, apresentou reduções no consumo de utilidade quente

e fria de 17 e 31 %, respectivamente.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5x 10

7

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Entalpia (J/s)

Tem

pera

tura

( o C

)

Figura 4.4 - Diagrama das Curvas Compostas

0 0.5 1 1.5 2x 10

050

100 150 200 250 300 350 400 450 500

Entalpia (J/s)

Tem

pera

tura

( o C

)

7

troca de calor processo-processo

Figura 4.5 - Diagrama da Grande Curva Composta

53


O diagrama das curvas compostas é apresentado na Figura 4.4

enquanto o diagrama da grande curva composta é apresentado na Figura 4.5.

Todos estes resultados mostram que na planta há possibilidade de integração

para troca de calor entre as correntes de processo.

4.11 - Síntese de Redes de Trocadores de Calor

A síntese foi iniciada com a obtenção da rede de mínimo consumo de

utilidades (RMCU), apresentada na Figura 4.7.

Esta rede foi evoluída e com o conhecimento das restrições existentes

na planta chegou-se até a rede final (RF), apresentada na Figura 4.10.

Na representação gráfica das redes nas Figuras 4.6, 4.7 e 4.10, as

correntes de processo (corrente 1 até 17) são identificadas por linhas

horizontais e as unidades de troca térmica, por linhas verticais unindo as duas

correntes que passam pela respectiva unidade. A primeira linha horizontal

superior representa a utilidade fria (UF) e a última a utilidade quente (UQ).

A etapa completa de síntese foi efetuada utilizando o software AtHENS.

A seguir serão apresentadas as redes de trocadores de calor existente

na planta, a rede inicial (RMCU) e a rede final (RF).

4.11.1 - Rede de Trocadores de Calor Existente

O processo atual utiliza 13 trocadores de calor e a diferença mínima de

temperatura é de 1,8 ºC.

A Figura 4.6 mostra a rede de trocadores existente na planta (REXIST),

com um número total de 13 trocadores, onde pode ser visto a integração

energética envolvendo apenas 2 trocas térmicas entre as correntes de

processo-processo, 5 trocas entre correntes de processo frias e utilidade

quente (vapor d’água e fluido térmico), 6 trocas entre correntes de processo

quentes e utilidade fria (água de resfriamento) e 2 correntes (gases de chaminé

de fornalhas e excesso de condensado de baixa pressão) que estão, no

54


momento, sem nenhum aproveitamento dos seus conteúdos energéticos

disponíveis.

CORRENTE QUENTE CORRENTE FRIA

UF

1

23

4

5

6

7

8

9

UQ

17

16

15

1413

12

1110

gases de chaminé

condensado

CORRENTE

Figura 4.6 - Rede de Trocadores de Calor Existente (REXIST)

4.11.2 - Rede com Mínimo Consumo de Utilidades

Após a síntese de rede de trocadores de calor, chegou-se ao resultado

mostrado na Figura 4.7 para a RMCU ou rede inicial, com um número total de

25 unidades de troca térmica, sendo 13 trocas entre as correntes de processo-

processo, 4 trocas entre correntes frias e utilidade quente e 8 trocas entre

correntes quentes e utilidade fria.

Pode ser visto que na RMCU, o número de trocadores de calor

aumentou em 12 unidades, contudo, esta rede comparada com a existente na

planta, promove reduções no consumo de utilidade quente e fria de 17 e 31 %,

respectivamente, como apresentadas nas Figura 4.8 e Figura 4.9.

55


CORRENTE QUENTE CORRENTE FRIA TROCADOR NOVO

UF

1

23

4

5

6

7

8

9

UQ

17

16

15

1413

12

1110

CORRENTE

Figura 4.7 - Rede de Trocadores de Calor Inicial (RMCU)

0.700

0.750

0.800

0.850

0.900

0.950

1.000

Con

sum

o de

UQ

nor

mal

izad

o

RMCU RESR RF REXIST

RMCU - rede com mínimo consumo de utilidadesRESR - rede evoluída sem restriçõesRF - rede finalREXIST - rede existente

Figura 4.8 - Consumo de Utilidade Quente

4.11.3 - Rede Final de Trocadores de Calor

56

A RMCU encontrada foi evoluída através de quebras de ciclos visando

minimizar o custo total anual e uma nova rede evoluída sem restrições (RESR)


foi obtida. Comparando a RMCU com a RESR, houve uma redução de apenas

uma unidade de troca térmica, um pequeno aumento no consumo de utilidades

fria, como apresentado nas Figuras 4.9 e 4.8.

0.600

0.650

0.700

0.750

0.800

0.850

0.900

0.950

1.000

Con

sum

o de

UF

norm

aliz

ado

RMCU RESR RF REXIST

RMCU - rede com mínimo consumo de utilidadesRESR - rede evoluída sem restriçõesRF - rede finalREXIST - rede existente

Figura 4.9 - Consumo de Utilidade Fria

Com essa RESR foi feita uma avaliação minuciosa do processo,

juntamente com os técnicos responsáveis pela planta, onde foram identificadas

várias restrições, principalmente quanto à disposição física dos novos

equipamentos propostos e longas distâncias de tubulações (queda de pressão

e custos).

Como resultado destas restrições citadas, evoluiu-se para a rede de

trocadores de calor final (RF) como mostrada na Figura 4.10, com um número

total de 16 unidades de troca térmica, com a integração energética envolvendo

5 trocas entre as correntes de processo-processo (2 existentes mais 3 novas),

5 trocas entre correntes de processo frias e utilidade quente (vapor d’água e

fluido térmico), 6 trocas entre correntes de processo quentes e utilidade fria

(água de resfriamento). Como pode ser observado, foram mantidos os mesmos

trocadores utilidade-processo da rede existente.

57


Para os trocadores assinalados como já existentes, as áreas

comportaram as demandas das novas cargas térmicas.

CORRENTE QUENTE CORRENTE FRIA TROCADOR NOVO

CICLO DE ABSORÇÃO PARA GERAR FRIO PRÉ-AQUECEDOR DE ARC

UF

1

23

4

5

6

7

8

9

UQ

1716

15

1413

12

1110

gases de chaminé

condensado

CORRENTE

C

Figura 4.10 - Rede de Trocadores de Calor Final (RF)

Das 3 novas trocas que resultaram da integração, 2 estão envolvidas

entre correntes processo-processo do sistema de destilação (corrente 1 com 15

e corrente 2 com 14) e 1 entre correntes processo-processo dos sistemas

vapor/condensado e fornalhas (corrente 9 com 17). Esta troca foi responsável

pela geração de vapor de alta pressão, utilizando parte do conteúdo energético

dos gases de chaminé.

Além da rede obtida através do uso da tecnologia "pinch", também foi

possível integrar um sistema de refrigeração (ciclo de absorção, com brometo

de lítio e água como fluidos de trabalho - apresentado por TALBI (2000)), para

geração de água fria a 7 oC - necessária ao resfriamento da corrente de

alimentação do sistema de reação. Para esta integração foi utilizada parte do

conteúdo energético remanescente na corrente 7.

58


Também, no sistema das fornalhas houve o aproveitamento de parte

da energia dos gases de chaminé para pré-aquecer o ar de combustão,

reduzindo o consumo de gás natural.

A configuração da alternativa de integração energética global das

unidades da planta PEL é mostrado na Figura 4.11, onde, há integração dentro

dos próprios sistemas de destilação e fornalhas e, também, entre os sistemas,

através de correntes que interligam os mesmos. Esta integração global,

comparada com a planta atual, apresentou reduções no consumo de utilidade

quente e fria de 9 e 24%, respectivamente, como mostradas anteriormente na

Figura 4.8 e na Figura 4.9.

Água gelada

SISTEMA DE DESTILAÇÃO

SISTEMA DE "HOT OIL"(FORNALHAS)

SISTEMA DE REAÇÃO CICLO DE

ABSORÇÃO

corr

ente

7co

nden

sado

vapo

r de

alta

Figura 4.11 - Integração Energética Global da Planta PEL

4.12 - Avaliação Econômica da Integração Energética Global

Para o desenvolvimento da avaliação econômica de integração

energética da planta, bases e premissas foram estabelecidas, a fim de facilitar

o entendimento e interpretação dos resultados obtidos, conforme a seguir:

59


- Consumo de Eteno: 25 ton/h (matéria prima principal);

- Caso de Operação: A;

- Composição das correntes de processo iguais as de projeto;

- Considerado um fator operacional de 98% no sistema das fornalhas;

- Na integração energética das fornalhas foi considerada produção de vapor de

alta pressão nas seguintes condições:

Pressão = 30 kgf/cm2 man.

Temperatura = 250 oC

- Custo dos equipamentos e tubulações: utilizado fator multiplicativo igual a 4

(considerado pela Politeno), para obtenção dos investimentos fixos totais dos

mesmos, instalados e prontos para operar;

- Para a valoração dos dutos do sistema de pré-aquecimento do ar nas

fornalhas foram considerados tubulações com diâmetro de 10 pol. com

isolamento térmico;

- Taxa de câmbio considerada: US$ 1,00 = R$ 3,00;

- Taxa mínima de atratividade (TMA) da empresa:15%;

- Composição do Custo Fixo Total:

- manutenção: 5% do custo do equipamento

- seguros: 1,5% do investimento fixo total

- depreciação: 10% linear ao longo de10 anos

- Considerado para avaliação econômica que a planta PEL operará em

aproximadamente 70% do tempo produzindo um mix de resinas para filme,

injeção e roto-moldagem durante 330 dias por ano (Caso A). No restante do

tempo a planta estará produzindo outros tipos de resinas;

- Os custos considerados para o ciclo de absorção foram baseados na

proposta do fabricante de equipamentos TRANE® de 20.05.2004;

- Custos das utilidades: mostrados na Tabela 4.3;

- Custos fixos: mostrados na Tabela 4.4 60


Tabela 4.3 - Custos das utilidades

Utilidade Unidade Valor

Vapor d’água R$ / ton 61,01

Água de resfriamento R$ / m3 0,014

Gás natural R$ / m3 0,40

Energia elétrica R$ / MWh 95,49

Água desmineralizada R$ / m3 0,83

Água clarificada R$ / m3 0,21

Custo tratamento de água de resfriamento R$ / m3 1,10

Fonte: Politeno (referente ao mês de outubro de 2003)

Tabela 4.4 - Custos Fixos

Item Unidade Valor

Área de troca (trocador casco-tubo) R$ / m2 942,00

Tubulações R$ / m 705,00

Ciclo de refrigeração R$ 1.642.252,00

Bomba de água gelada R$ 172.000,00

Bomba de condensado R$ 195.500,00

Vaso de vapor de alta R$ 87.000,00

Ventilador de tiragem induzida R$ 58.000,00

Fonte: Politeno (referente ao mês de outubro de 2003)

61


Para a alternativa de integração energética global da planta PEL, no

“caso de operação-A”, são apresentados, na Tabela 4.5, os resultados do

consumo de utilidades da planta atual e depois da integração energética, além

da avaliação econômica realizada.

As maiores reduções de consumo de utilidades foram verificadas em

energia elétrica (comparação entre o ciclo de absorção proposto e o ciclo

existente), seguida pelo vapor de alta pressão. Estas reduções, em valores

monetários, representam uma economia da ordem de R$ 2.700.000,00 por

ano.

Tabela 4.5 - Consumo de Utilidades e Avaliação Econômica

Planta PlantaAtual após

IntegraçãoEnergética

Vapor de alta pressão (importação) % 100 62Gás natural % 100 88Água de resfriamento % 100 78Energia Elétrica (ciclo) % 100 11

Planta PlantaAtual após

IntegraçãoEnergética

Investimento Fixo (I) R$ - 7.750.640,00Lucro Bruto (LB) R$ - 3.116.686,00Valor presente líquido (VPL) R$ - 7.891.289,00Taxa interna de retorno (TIR) % - 39Tempo de retorno ANOS - 2,5

Item

Uni

d.

UTILIDADES

Uni

d.

Também, a taxa interna de retorno (TIR) do investimento foi bastante

favorável, quando comparada com a taxa mínima de atratividade (TMA),

estabelecida em 15%.

62

Como beneficio ao meio ambiente, a redução do consumo de vapor

resultou numa diminuição de queima de combustíveis fósseis (óleo combustível

e gás natural), que representa um abatimento nas emissões atmosféricas de

11.500 toneladas por ano de dióxido de carbono (CO2). Também, houve


diminuição no consumo de água de resfriamento, que representou uma

redução de 113.000 metros cúbicos por ano no desperdício de água

(evaporação e efluentes aquosos), representando uma economia estimada de

R$ 150.000,00 por ano no custo do tratamento.

Para a proposta da alternativa de integração energética realizada neste

estudo de caso, a empresa adotará a execução dessa por etapas, dando

prioridade àquelas de maior TIR e que apresentam menores impactos de

intervenções e tempo para sua implementação na planta.

Os valores da TIR calculados para a integração energética individual

dos sistemas são apresentados na Tabela 4.6.

Tabela 4.6 – Taxa Interna de Retorno para a Integração Energética dos

Sistemas

Sistema TIR (%)

Destilação - Reação 22

Destilação 28

Destilação - Fornalhas 71

.

63

Capítulo 5 – Conclusões e Sugestões

Capitulo 5 - Conclusões e Sugestões

A metodologia desenvolvida no presente trabalho traz como principal

contribuição para a área de Integração de Processo, uma maneira adequada e

prática de aplicação de Integração Energética para Readaptação (IEPR) de

plantas industriais existentes, através dos conceitos da tecnologia “pinch”,

auxiliando engenheiros nos seus estudos para implementar melhorias no

desempenho dos processos.

Na aplicação dessa metodologia num estudo de caso efetuado na

planta de produção de Polietileno Linear (PEL), integrante da POLITENO

Indústria e Comércio S/A., os resultados mostraram-se bastante promissores,

com possibilidade de economia de energia e benefícios econômicos e

ambientais, apesar desta planta já ter sido projetada originalmente com um

certo grau de integração energética. Para o caso estudado foi verificado que há

possibilidade de:

- reduzir o consumo de utilidade quente em 9%;

- reduzir o consumo de utilidade fria em 24%;

- agregar valor à corrente de condensado (excesso) convertendo-a em

vapor de alta pressão no sistema das fornalhas;

Como conseqüência, os benefícios alcançados foram:

- condições atrativas para investimento na readaptação (“retrofit”) da

planta, com taxa interna de retorno de 39% e tempo de retorno do investimento

de 2,5 anos;

- redução das emissões atmosféricas em 11.500 toneladas por ano de

dióxido de carbono (CO2), por conta da redução da queima de combustíveis

fósseis (óleo combustível e gás natural) para produzir vapor;

64


- redução de 113.000 metros cúbicos por ano no desperdício de água

(evaporação e efluentes aquosos) e no custo de tratamento desta em R$

150.000,00 por ano.

Durante o desenvolvimento deste estudo, com o diagnóstico resultante

da etapa de reconciliação de dados, foi possível identificar incertezas de

medição em alguns instrumentos da planta PEL, coincidindo com observações

feitas pelos técnicos. Com isto, foi recomendada a inclusão desses

instrumentos num plano de inspeção futuro.

A metodologia desenvolvida também contribuiu para a formação de um

grupo de especialistas na universidade e na indústria, capacitado para estudos

usando tecnologias de otimização energética em plantas industriais existentes,

como um dos objetivos do Projeto Cooperativo em Redes de Transferência de

Energia entre a UFBA e indústrias do Estado da Bahia, visando uma maior eco-

eficiência nos seus processos produtivos.

O estudo de caso realizado na planta acima mencionada resultou

numa integração bem sucedida entre empresa e universidade.

Este estudo resultou na elaboração de três trabalhos técnico-

científicos:

- SOUZA NETO, J.N., PACHECO FILHO, J.G., SACRAMENTO, L.A.,

KALID, R.A., MAGALHÃES, S.L.F., QUEIROZ, E.M., PESSOA, F.L.P.

Metodologia para Aquisição e Validação de Dados Operacionais para

Aplicação da Tecnologia Pinch numa Planta de Polietileno. XV CONGRESSO

BRASILEIRO DE ENGENHARIA QUÍMICA - COBEQ, vol. 1, p. , Curitiba,

outubro 2004.


KALID, R.A., MAGALHÃES, S.L.F., QUEIROZ, E.M., PESSOA, F.L.P.

Aplicação de Integração Energética para Retrofit de uma Planta Petroquímica

Existente. Revista Petro & Química, 262, 87-91, julho 2004;


KALID, R.A., MAGALHÃES, S.L.F., QUEIROZ, E.M., PESSOA, F.L.P. Energy

Integration - An Example in a Retrofit of a Petrochemical Plant. 4th Mercosur

65


Congress on Process System Engineering and 2nd Mercosur Congress on

Chemical Engineering - ENPROMER - 2005.

Como sugestões para futuros trabalhos:

1. Desenvolver atualizações no software AtHENS versão 6.0 de modo

a ser necessário, para cada rodada do programa, entrar apenas só uma vez

com os dados dos coeficientes de transferência de calor (h) das correntes de

processo, quando a opção for “Entrar com o coeficiente de película”.

2. Integrar o software AtHENS (visando economizar tempo na Análise

“Pinch” a ser realizada em futuros estudos similares) com:

um simulador de processo que estime as propriedades

termodinâmicas e de transporte das correntes de processo;

um simulador de processo que faça a reconciliação de dados, de

modo a permitir o fechamento dos balanços material e de energia

das unidades de processo;

um simulador, com método rigoroso, para cálculo de trocadores

de calor.

3. Desenvolver uma metodologia para aplicação de Integração

Energética em processos contínuos em plantas que operam em vários Casos

de Operação (flexibilidade).

- Desenvolver uma metodologia para aplicação de Integração

Energética em processos à batelada, tendo como referência trabalhos

publicados por STOLTZE et al. (1995), MIKKELSEN (1998), ADONYI (2003) e

KLEME (2003).

66

Referências Bibliográficas


ADONYI, R., ROMERO, J., PUIGJANER, L., FRIEDLER, F. Incorporating Heat

Integration in Batch Process Scheduling. Applied Thermal Engineering,

Volume 23, Issue 14, p.1743-1762, 2003.

AL-RIYAMI, B.A., KLEMAS, J., PERRY, S. Heat Integration Retrofit Analysis of

a Heat Exchanger Network of a Fluid Catalytic Cracking Plant. Applied

Thermal Engineering, 21, p.1449-1487, 2001.

BIEGLER et al. Systematic Methods of Chemical Process Design, Prentice Hall,

1st ed., 1997, 700 p

BOTSFORD, C. W. Chem. Eng., p.66-71, 2001.

CIRIC, A.R., FLOUDAS, C.A. Heat Exchanger Network Synthesis without

Decomposition. Computers and Chemical Engineering, vol. 15 (6), pp. 385-

396.

DHOLE, V. R., LINNHOFF, B. Total Site Targets for Fuel, Co-generation,

Emissions and Cooling. EUROPEAN SYMPOSIUM on COMPUTER AIDED

PROCESS ENGINEERING 2, p. S105-S109, 1993.

DUNN, R. F., BUSH, G. E. Using Process Integration Technology for Cleaner

Production. Journal of Cleaner Production, Volume 9, Issue 1, p.1-23, 2001.

FONSECA, S., BAXTER, I., HALL, S. G. Refinery Energy and Yield

Improvements Using Pinch Technology, Paper presented at AspenWorld ’97,

ENGEN Ltd., 465 Tara Road, 4052 Wentworth, P.O.Box 956, 4000 Durban,

Republic of South Africa, 1997.

FONTANA, D., KALID, R.A., SARTORI, I., KIPERSTOK, A., SILVA, M., SALES,

E.A., PACHECO FILHO, J.G., OLIVEIRA S., PERAZZO, C. Balanço Hídrico -

67


Uma Nova Sistemática, XV CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA

QUÍMICA - COBEQ, vol. 1, p. , Curitiba, Outubro 2004.

GUNDERSEN, T. (2002). SINTEF Energy Research 3rd and Final Version.

Dept. of Thermal Energy and Hydro Power, INTERNATIONAL ENERGY

AGENCY, Trondheim, Norway, 9 April 2002.

HALL, S.G. Targeting for Multiple Utilities in Pinch Technology. UMIST: Dept. of

Process Integration, Manchester, November 1989. Ph. D. Thesis

HOHMANN, E.C. Optimum Networks for Heat Exchanger. California: University

of Southern California, 1971. Ph. D Thesis.

INCROPERA, F.P., DEWITT, D.P. Fundamentos de Transferência de Calor e

de Massa. São Paulo: Ed. LTC, 2003, 698 p

JUNIOR, A.S. Mercado de Créditos de Carbono. Gazeta Mercantil - São Paulo

- SP, http://www.investnews.net/, 21/11/2003

KLEME, J., STEHLIK, P. Recent Novel Heat Integration Developments:

Improved Operation, Multi-Period Utilities Systems, Batch Process

Scheduling, Pressure Consideration, Retrofit, Cost Factors, Energy Price

Forecasts and Industrial Case Studies. Applied Thermal Engineering,

Volume 23, Issue 14, p.1723-1728, 2003.

LABABIDI, H.M.S., ALATIQI, I. M., NAYFEH, L.J. Energy Retrofit Study of an

Ammonia Plant. Applied Thermal Engineering, Volume 20, Issues 15-16, 1

October 2000, p.1495-1503, 2000.

LINNHOFF, B. Introduction to Pinch Technology. Linnnhoff March Limited,

Targeting House Gadbrook Park Northwich, Cheshire CW9 7UZ, UK, 1998.

LINNHOFF, B. New Concepts in Thermodynamics for Better Chemical Process

Design. Trans. IChemE. Chem. Eng. Res. Des., 61, p.207-223, 1983.

LINNHOFF, B., HINDMARSH, E. The Pinch Design Method for Heat Exchanger

Networks. Chem.Eng.Sci. 38(5), p. 745 – 763, 1983.

LINNHOFF, B., TOWNSEND, D.W., BOLAND, D., HEWITT, G.F., THOMAS,

B.E.A., GUY, A.R., MARSLAND, R.H. User Guide on Process Integration for

68


the Efficient Use of Energy. The Institution of Chemical Engineers, Geo. E.

Davis Building, Rugby, UK, 1982.

LINNHOFF, B., FLOWER, J.R. Synthesis of Heat Exchanger Networks. Part I:

Systematic Generation of Energy Optimal Networks. AIChE, J., 24 (4), 633,

1978.

LIPORACE, F. S., PESSOA, F.L.P., QUEIROZ, E.M. AtHENS (Automatic Heat

Exchanger Networks Synthesis) Performance. Latin American Applied

Research, 31 (5), p.383-390, 2001.

LIPORACE, F.S. Síntese Automática de Redes de Trocadores de Calor

Incorporando o Projeto dos Equipamentos. Rio de Janeiro: Escola de

Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2000. 191 p. Tese.

LIPORACE, F. S., QUEIROZ, E.M., PESSOA, F.L.P. Generación de Redes de

Intercambiadores de Calor que Involucran Corrientes Alejadas del Punto de

Estrangulamiento. Información Tecnológica, CIT/La Serena/Chile, vol. 8(6),

p.187-196, 1997.

LIPORACE, F.S. Síntese de Redes de Trocadores de Calor Afastadas do

Ponto de Estrangulamento Energético. Rio de Janeiro: Escola de Química,

Universidade Federal do Rio de Janeiro, 1996. 163 p. Dissertação.

MIKKELSEN, J.B. Thermal Energy Storage Systems in Batch Processing.

Denmark: Dept. of Energy Engng., Technical University of Denmark,

Copenhagen, August 1998. Ph.D. Thesis.

MIRRE, R.C., PESSOA, F.L.P., QUEIROZ, E.M. Influência de Incertezas

Operacionais na Previsão de Metas em Redes de Trocadores de Calor.

Anais do 13º COBEQ. Maringá – PR, 2001.

OLIVEIRA, S.G. Síntese de Redes de Trocadores de Calor com Considerações

de Controle. Rio de Janeiro: Escola de Química, Universidade Federal do

Rio de Janeiro, 2001. 188 p. Tese.

PIRES, V.F.M. Análise Energética Global de um Complexo Petroquímico. São

Paulo: Faculdade de Engenharia Química, Universidade Estadual de

Campinas – SP, 2003. 152 p. Dissertação.

69


70

POLLEY, G.T. Integration Bridging the Gulf between Process Design and Heat

Exchanger Technology. Feature Article, Dec. 2002, Pinchtechnology.com,

2002.

PONTON, J. W., DONALDSON, R.B.A. A Fast Method for the Synthesis of

Optimal Heat Exchanger Network, Chemical Engineering Science, vol. 29,

pp. 2375-2377, 1974.

RUDD, D.F., POWERS, G.J., SIIROLA, J.J. Process Synthesis, Prentice-Hall

Inc., New Jersey, 1973.

STOLTZE S., MIKKELSEN, J.B., LORENTZEN, B., PETERSEN, P.M., QVALE,

B. Waste Heat Recovery in Batch Processes Using Heat Storage. Trans. of

ASME, vol. 117, pp. 142-149, June 1995.

TALBI, M. M., AGNEW, B. (2000). Exergy Analysis: an Absorption Refrigerator

Using Lithium Bromide and Water as the Working Fluids. Applied Thermal

Engineering 20, p.619-630, 2000.

TOWNSEND, D. W., LINNHOFF, B. Surface Area Targets for Heat Exchanger

Networks, IchemE Annual Research Mtg, Bath, April, 1984

WANG, Y., DU, J., WU, J., HE, G. KUANG, G. Application of Total Process

Energy-Integration in Retrofitting an Ammonia Plant. Applied Energy, Volume

76, Issue 4, December 2003, p.467-480, 2003.

YEE, T.F., GROSSMANN, I.E. Simultaneous Optimization Models for Heat

Integration – II – Heat Exchanger Networks Synthesis. Computers and

Chemical Engineering, vol. 14 (10), pp. 1165-1184.

ZANNIKOS, F., LOIS, E., STOURNAS, S. Fuel Processing Technology, 42,

p.35-45, 1995.

Apêndice I

71

MODELO DE PLANILHA COM OS DADOS DE UMA CORRENTE DE PROCESSO

TAG Corrente TAG do Equipamento Especificação Tipo de

equipamento Tipo de corrente Estado Físico Posição no Equipamento Troca calor com Origem Destino

229 Vapor 1o. Estágio do LPSTubo AG_RESFR

Condensador do 1o. estágio

do LPSP-46-01A S & T Vaso V-46-01Quente

TAG Corrente Fonte da informação Valor Unidade Qualidade Fonte da Informação Valor IN Valor OUT Qualidade Fonte da Informação Valor Unidade Qualidade

PFD / Projeto PFD / Projeto PFD / Projeto

Simulaçao Simulaçao Simulaçao

Valor de campo Valor de campo-1 Valor de campo

Valor de campo-2

Valor de campo-3

Valor de campo-M

Média de instrumentos Média de instrumentos-1 Média de instrumentos-1

Média de instrumentos-2 Média de instrumentos-2

Média de instrumentos-3 Média de instrumentos-3

Média de instrumentos-M Média de instrumentos-M

Outros 1 Outros 1 Outros 1

Outros 2 Outros 2 Outros-2

Vazão

229

Pressao Temperatura, oC

TAG Corrente Fonte da Informação Valor IN Valor OUT Unidade Qualidade Fonte da Informação Valor IN Valor

OUT Unidade Qualidade Fonte da Informação Valor IN Valor OUT Unidade Qualidade Fonte da Informação Valor IN Valor

OUT Unidade Qualidade Fonte da Informação Comp-1 Comp-2 Comp-n

PFD / Projeto PFD / Projeto PFD / Projeto PFD / Projeto PFD / Projeto

Simulaçao Simulaçao Simulaçao Simulaçao Simulaçao

Valor de campo Valor de campo Valor de campo Valor de campo Valor de campo

Média de instrumentos Média de instrumentos Média de instrumentos Média de instrumentos Média de instrumentos

Outros Outros Outros Outros Outros

Composição da corrente

229

Condutividade térmicaViscosidadeCalor Específico Massa específica

Apêndice II

72

RESULTADO DA RECONCILIAÇÃO DE DADOS DO SISTEMA DE DESTILAÇÃO DA PLANTA PEL

metodologia para aplicação de integração energética em uma

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