Alessandro Tomio Takaki

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO FACULDADE DE ENGENHARIA DE ILHA SOLTEIRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA ÁREA DE CONCENTRAÇÃO EM CIÊNCIAS TÉRMICAS ANÁLISE DO APROVEITAMENTO DO GÁS NATURAL EM PLANTAS DE COGERAÇÃO E TRIGERAÇÃO DE ENERGIA EM INDÚSTRIAS FRIGORÍFICAS Alessandro Tomio Takaki Dissertação apresentada à Fauldade de Engenharia de Ilha Solteira da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, omo parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Meânia. Orientador: Prof. Dr. Riardo Alan Verdú Ramos Co-orientador: Prof. Dr. Cassio Roberto Maedo Maia Ilha Solteira - SP, 30 de maio de 2006.

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3 i Dediatória Dedio este trabalho aos meus pais, Isao Takaki e Suely Amorim Takaki, e aos meus irmãos, Ari, Amanda e João Pedro.

4 ii Agradeimentos À Deus. Aos meus pais, Isao e Suely, pelo amor e onfiança em mim depositados e pelo esforço que fizeram para que eu me tornasse um Engenheiro. Ao meu orientador, Prof. Dr. Riardo Alan Verdú Ramos que me ajudou a direionar e enriqueer este trabalho. Aos amigos de pós-graduação, em espeial aos Engenheiros Fabiano Pagliosa Brano e Thales Brandão Uhôa, pela ajuda e momentos agradáveis durante a realização deste trabalho. Ao Engenheiro Rodrigo Corrêa Campos, gerente de manutenção do Frigorífio FRIBOI de Campo Grande (MS), pelo repasse de informações da planta e das araterístias de operação do frigorífio. Aos Professores Doutores Cassio Roberto Maedo Maia, José Luiz Gashe e Emanuel Roha Woiski, pela olaboração no desenvolvimento deste trabalho. À CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior), pelo suporte finaneiro durante parte do desenvolvimento deste trabalho. À FEPISA (Fundação de Ensino, Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira), pelo suporte finaneiro durante parte do desenvolvimento deste trabalho. Aos funionários do Departamento de Engenharia Meânia pela ajuda e amizade.

5 iii Sumário Lista de Figuras vi Lista de Tabelas ix Lista de Símbolos xii Resumo xvi Abstrat xvii Preâmbulo xviii Capítulo 1 - Introdução Motivação Objetivos 4 Capítulo 2 - Histório, Aspetos da Cogeração e Revisão Bibliográfia Histório da Cogeração de Energia Aspetos da Cogeração de Energia Revisão Bibliográfia 12 Capítulo 3 - Caraterização dos Casos a serem Estudados Desrição dos Casos Caso 1: Planta om Caldeira a Lenha e Refrigeração por Compressão, om Capaidade de Abate de Bovinos Caso 2: Planta om Caldeira a Lenha e Refrigeração por Compressão, om Capaidade de Abate de Bovinos Caso 3: Planta om Turbina a Gás, Caldeira de Reuperação e Refrigeração por Compressão, om Capaidade de Abate de Bovinos Caso 4: Planta om Caldeira a Lenha, Turbina a Gás e Refrigeração por Compressão e Absorção, om Capaidade de Abate de Bovinos Caso 5: Planta om Turbina a Gás, Caldeira de Reuperação e Refrigeração por Absorção, om Capaidade de Abate de Bovinos Tenologias Apliadas às Plantas Propostas Turbinas a Gás 27

6 iv Caldeiras de Reuperação Sistemas de Refrigeração Sistemas de Refrigeração por Compressão a Vapor Sistemas de Refrigeração por Absorção 41 Capítulo 4 - Fundamentos da Análise Termodinâmia Introdução Análise Energétia Aspetos Gerais da Primeira Lei da Termodinâmia Aspetos Gerais da Segunda Lei da Termodinâmia Análise Exergétia Introdução à Análise Exergétia Histório da Análise Exergétia Exergia Componentes da Exergia Análise Exergétia de Plantas Térmias Irreversibilidade Gerada nos Equipamentos Efiiênia Energétia e Exergétia Modelagem Termodinâmia dos Equipamentos Considerações Compressor do Conjunto Turbina a Gás Câmara de Combustão do Conjunto Turbina a Gás Expansor do Conjunto Turbina a Gás Gerador Elétrio Caldeira de Reuperação Caldeira Convenional a Lenha Refrigeração por Absorção Refrigeração por Compressão Proesso Industrial 77 Capítulo 5 - Fundamentos da Análise Termoeonômia e Eonômia Introdução a Termoeonomia Histório da Termoeonomia 79

7 v 5.3. Metodologias da Termoeonomia Otimização Termoeonômia Análise Funional Termoeonômia Exergoeonomia Análise do Custo Exergétio Custo Exergétio e Custo Exergétio Unitário Custo Exergoeonômio Estimativa do Capital Total Investido 90 Capítulo 6 - Resultados e Disussões Resultados da Análise Termodinâmia Análise Termodinâmia do Caso Análise Termodinâmia do Caso Análise Termodinâmia do Caso Análise Termodinâmia do Caso Análise Termodinâmia do Caso Resultados da Análise Termoeonômia Considerações Estimativa do Capital Total Investido Cronograma de Investimento Vida Útil da Instalação Taxas de Juros Análise Termoeonômia do Caso Análise Termoeonômia do Caso Análise Termoeonômia do Caso Análise Termoeonômia do Caso Análise Termoeonômia do Caso Análise Comparativa e Paramétria 144 Capítulo 7 - Considerações Finais 150 Referênias Bibliográfias 153

8 vi Lista de Figuras Figura 1.1: Diagrama de fluxos de energia típios de um sistema de trigeração. 3 Figura 1.2: Razões típias das demandas por aqueimento, resfriamento, ongelamento e eletriidade nos sub-setores das indústrias de alimentos e bebidas.3 Figura 1.3: Fração da energia total demandada pelos sub-setores das indústrias de alimentos e bebidas. 3 Figura 2.1: Sistema de elevação a partir de gases quentes (smokejak). 5 Figura 2.2: Comparação entre o proesso de ogeração de energia e a produção separada de eletriidade e vapor. 9 Figura 2.3: Sistema de ogeração de energia operando no regime bottoming. 11 Figura 2.4: Sistema de ogeração de energia operando no regime topping. 11 Figura 3.1: Planta para produção de vapor do aso 1 (planta atual). 21 Figura 3.2: Planta para produção de refrigeração do aso 1 (planta atual). 22 Figura 3.3: Planta para produção adiional de refrigeração do aso Figura 3.4: Planta para produção de energia elétria e vapor do aso Figura 3.5: Planta para produção de energia elétria e refrigeração do aso Figura 3.6: Planta de trigeração de energia do aso Figura 3.7: Detalhes de uma turbina a gás da General Eletri, modelo LM Figura 3.8: Esquema representativo de uma turbina a gás. 30 Figura 3.9: Cilos de sistemas de geração baseados em turbinas a gás. 33 Figura 3.10: Exemplo de uma aldeira de reuperação. 34 Figura 3.11: Esquema onstrutivo de uma aldeira de reuperação. 37 Figura 3.12: Diagrama esquemátio da aldeira de reuperação de alor. 38 Figura 3.13: Cilo de refrigeração de Carnot. 40 Figura 3.14: Cilo de refrigeração por ompressão de vapor. 41 Figura 3.15: Diagrama esquemátio do sistema de refrigeração por absorção. 43

9 vii Figura 3.16: Sistema de refrigeração por absorção água-amônia. 44 Figura 4.1: Sistema em ontato om a atmosfera e n reservatórios térmios. 57 Figura 4.2: Esquema do onjunto turbina a gás. 61 Figura 4.3: Esquema de reuperação de alor para a produção de vapor. 70 Figura 4.4: Esquema dos equipamentos modelados omo troadores de alor. 70 Figura 4.5: Temperaturas na aldeira om a apliação do approah e pinh point. 71 Figura 4.6: Esquema da planta de refrigeração por absorção amônia-água. 74 Figura 4.7: Esquema do ondensador da planta de refrigeração por ompressão. 76 Figura 4.8: Esquema termodinâmio dos digestores. 77 Figura 4.9: Esquema termodinâmio do troador de alor. 77 Figura 6.1: Planta para geração de vapor nos asos 1, 2 e Figura 6.2: Planta para geração de refrigeração nos asos 1 a Figura 6.3: Planta para geração de refrigeração adiional nos asos 2 e Figura 6.4: Planta para geração de eletriidade e vapor no aso Figura 6.5: Efiiênia e potênia elétria líquida da turbina a gás em função da temperatura do ar na entrada do ompressor para o aso Figura 6.6: Temperatura dos gases na saída da turbina e potênia líquida produzida em função da pressão de saída para o aso Figura 6.7: Influênia do pinh point sobre o fluxo de vapor produzido na aldeira. 108 Figura 6.8: Temperatura dos gases na saída da turbina e potênia líquida produzida em função da pressão de saída. 108 Figura 6.9: Planta para geração de eletriidade e refrigeração no aso Figura 6.10: Efiiênia e potênia elétria líquida da turbina a gás em função da temperatura do ar na entrada do ompressor para o aso Figura 6.11: Temperatura dos gases na saída da turbina e potênia líquida produzida em função da pressão de saída para o aso Figura 6.12: Planta para geração de eletriidade vapor e refrigeração do aso

10 viii Figura 6.13: Efiiênia e potênia elétria líquida da turbina a gás em função da temperatura do ar na entrada do ompressor para o aso Figura 6.14: Temperatura dos gases na saída da turbina e potênia líquida produzida em função da pressão de saída para o aso Figura 6.15: Investimento líquido anual no aso 5 em função do preço de venda da eletriidade. 145 Figura 6.16: Custos do vapor em função do valor do gás natural. 146 Figura 6.17: Custos da energia elétria em função do valor do gás natural. 146 Figura 6.18: Investimento anual em função do valor do gás natural. 147 Figura 6.19: Influênia da taxa de juros sobre o usto da eletriidade. 148 Figura 6.20: Influênia do fator proposto por Bejan et al. (1996) sobre o investimento anual. 149

11 ix Lista de Tabelas Tabela 3.1: Consumo de vapor de ada equipamento. 19 Tabela 3.2: Instalações frigorífias de resfriamento. 20 Tabela 3.3: Instalações frigorífias de ongelamento. 20 Tabela 3.4: Potênias de refrigeração ofertada e demandada no aso Tabela 3.5: Demanda de eletriidade do aso Tabela 3.6: Valores para dimensionamento de aldeiras de reuperação. 39 Tabela 4.1: Exergia químia dos prinipais omponentes do gás natural. 56 Tabela 4.2: Composição químia do gás natural em base molar. 64 Tabela 4.3: Propriedades do gás natural boliviano. 64 Tabela 4.4: Valores das inógnitas da equação estequiométria. 65 Tabela 5.1: Espeifiação do apital total investido. 94 Tabela 6.1: Caraterístias de funionamento das plantas do aso Tabela 6.2: Estados termodinâmios da planta de vapor dos asos 1, 2 e Tabela 6.3: Estados termodinâmios das plantas de refrigeração dos asos 1 a Tabela 6.4: Efiiênias, Potênias, Taxas de Calor e de Irreversibilidades do aso Tabela 6.5: Caraterístias da planta adiional de refrigeração dos asos 2 e Tabela 6.6: Estados termodinâmios da planta de refrigeração dos asos 2 e Tabela 6.7: Efiiênias, Potênias, Taxas de Calor e de Irreversibilidades na planta adiional de refrigeração dos asos 2 e Tabela 6.8: Dados araterístios de operação da planta do aso Tabela 6.9: Estados termodinâmios da planta de eletriidade e vapor do aso Tabela 6.10: Efiiênias, Potênias, Taxas de Calor e de Irreversibilidades do aso

12 x Tabela 6.11: Caraterístias da turbina a gás e dos hillers de absorção do aso Tabela 6.12: Estados termodinâmios da planta de eletriidade e refrigeração do aso Tabela 6.13: Efiiênias, Potênias, Taxas de Calor e de Irreversibilidades do aso Tabela 6.14: Caraterístias da turbina a gás, da aldeira de reuperação e dos hillers de absorção do aso Tabela 6.15: Estados termodinâmios da planta do aso Tabela 6.16: Efiiênias, Potênias, Taxas de Calor e de Irreversibilidades do aso Tabela 6.17: Parelas do apital total investido. 121 Tabela 6.18: Custos anuais de operação e manutenção do aso Tabela 6.19: Equações do usto exergoeonômio da planta de vapor do aso Tabela 6.20: Equações do usto exergétio da planta de vapor do aso Tabela 6.21: Resultados termoeonômios da planta de vapor do aso Tabela 6.22: Custos da planta adiional de refrigeração do aso Tabela 6.23: Custos da potênia de refrigeração do aso Tabela 6.24: Custos dos equipamentos da turbina a gás do aso Tabela 6.25: Custos da aldeira de reuperação do aso Tabela 6.26: Custos e amortizações para os equipamentos novos do aso Tabela 6.27: Equações do usto exergoeonômio da planta do aso Tabela 6.28: Equações do usto exergétio da planta do aso Tabela 6.29: Resultados termoeonômios da planta do aso Tabela 6.30: Custos exergétios e exergoeonômios das potênias de refrigeração do aso Tabela 6.31: Custos dos equipamentos da turbina a gás do aso Tabela 6.32: Custos dos hillers de absorção do aso

13 xi Tabela 6.33: Custos e amortizações para os equipamentos novos do aso Tabela 6.34: Equações do usto exergoeonômio da planta do aso Tabela 6.35: Equações do usto exergétio da planta do aso Tabela 6.36: Resultados termoeonômios da planta do aso Tabela 6.37: Custos das potênias de refrigeração do aso Tabela 6.38: Custos dos equipamentos da turbina a gás do aso Tabela 6.39: Custos da aldeira de reuperação do aso Tabela 6.40: Custos dos hillers de absorção do aso Tabela 6.41: Custos e amortizações para os equipamentos novos do aso Tabela 6.42: Equações do usto exergoeonômio da planta do aso Tabela 6.43: Equações do usto exergétio da planta do aso Tabela 6.44: Resultados termoeonômios da planta do aso Tabela 6.45: Custos exergoeonômios das potênias de refrigeração do aso Tabela 6.46: Custos do vapor, da refrigeração e da eletriidade para os asos 2 a Tabela 6.47: Investimentos anuais para os asos 2 a

14 xii Lista de Símbolos Símbolos Latinos APP Approah da aldeira de reuperação (ºC) B & Fluxo de exergia (kw) b Exergia espeífia (kj/kg) b Exergia espeífia molar (kj/kmol) Custo exergétio monetário ou usto exergoeonômio (US$/kJ) C Compressor; Carbono; Custo do equipamento (US$) C & Taxa de usto exergétio (US$/s) Cex Custo exergétio (US$/kJ) CTI Custo total de investimento no iníio de operação do projeto (US$) Co Preço dos insumos (US$) COP Coefiiente de performane E Eletriidade; energia (W) f Relação ombustível/ar F & Fontes onsumidas em base exergétia (W) h Entalpia espeífia (kj/kg) h Entalpia espeífia molar (kj/kmol) H Calor (W) I & Irreversibilidade (W) j Taxa de desonto adotada (%) k l m m& min n& N O P P & Custo exergétio unitário Número de insumos oriundos do ambiente Número de produtos supridos pelo sistema ao ambiente Fluxo de massa (kg/s) Mínimo Número de moles do omponente químio (kmol/s) Nitrogênio; Número de anos Oxigênio Pressão (kpa) Fontes produzidas em base exergétia (W)

15 xiii PCI Poder alorífio inferior PP Pinh point da aldeira de reuperação (ºC) Q & Fluxo de alor (kw) R Constante universal dos gases s Entropia espeífia (kj/kg K) s Entropia espeífia molar (kj/kmol K) S Entropia (kj/k); Enxofre; Variável de onversão de apaidade S & Taxa de entropia (kw/k) t Tempo (s) T Temperatura (K) W & Potênia (kw) x Fração molar (%) X Exesso de ar (%); fração molar de amônia na mistura amônia-água y Fração molar (%) Z Z & Custo total (US$) Taxa de usto não exergétio (US$/s) Símbolos Gregos α Fator de esala em função do tipo de equipamento δ Porentagem de irreversibilidades (%) Δ Referente à variação de um dado parâmetro φ Perda de pressão no troador de alor (%) η Efiiênia ou rendimento baseado na primeira lei da termodinâmia μ Potenial químio (kj/kmol) ψ Efiiênia baseada na segunda lei da termodinâmia ζ Coefiiente devido às perdas de alor para o meio Subsritos 0 Estado de referênia A Referente ao absorvedor do hiller de absorção ar Referente ao ar atmosfério B Referente à bomba

16 xiv C ald omb ond CR dig e E eo ele evap exp fis g G ger gn i IC iso j OM P Q qui ret rev s sat t TC Referente ao ompressor Referente ao ondensador Referente à aldeira onvenional Referente à âmara de ombustão Referente à ombustão Referente ao ondensador do hiller Referente à aldeira de reuperação Referente ao digestor Entradas dos fluxos em ada volume de ontrole Referente ao evaporador Referente ao eonomizador da aldeira de reuperação Referente à eletriidade Referente ao evaporador do hiller Referente ao expansor ou turbina Referente às propriedades físias Referente aos gases de exaustão ou gerador elétrio Referente ao regenerador do hiller de absorção Referente à geração Referente ao gás natural Contador Referente ao Investimento de apital Referente ao proesso isentrópio Contador Operação e manutenção Referente ao produto Referente ao fluxo de alor Referente às propriedades químias Referente ao retifiador do hiller Referente ao proesso reversível Saídas dos fluxos em ada volume de ontrole; entropia espeífia Referente à saturação Referente à total Troador de alor

17 xv teor TG V.C. vsup W Referente ao valor teório Referente à turbina a gás Referente ao volume de ontrole Vapor superaqueido Referente à potênia Abreviações ANEEL ASHVE BNDES CC CEA CFC CHP CI CR EES HCFC ICF PCI PPT PURPA STIG Agênia Naional de Energia Elétria Amerian Soiety of Heating and Ventilating Bano Naional de Desenvolvimento Eonômio e Soial Câmara de ombustão Custo do equipamento adquirido Clorofluorarbonetos Combined Heat and Power Plant Custos indiretos Câmara de reaqueimento Engineering Equation Solver Hidroloroflúorarbonetos Investimento de apital fixo Poder Calorífio Inferior Programa Prioritário de Termoeletriidade Publi Utilities Regulatory Poliy At Steam Injeted Gas Turbine

18 xvi Resumo Neste trabalho é analisada a possibilidade de utilização do gás natural omo ombustível em indústrias frigorífias em substituição aos ombustíveis tradiionalmente utilizados, omo a lenha e o óleo. Os estudos são feitos om base numa planta de um frigorífio bovino bastante representativo do setor, que utiliza equipamentos e ombustíveis tradiionais para a produção de vapor para proessos e ompra energia elétria de uma onessionária. São onsideradas algumas opções para a ampliação da apaidade de produção, inluindo a implantação de plantas de ogeração e trigeração a gás natural que são apazes de produzir simultaneamente eletriidade, vapor para os proessos e refrigeração para as âmaras frigorífias. Para fins de avaliação do desempenho são feitas análises energétias e exergétias para ada uma das onfigurações propostas. Por fim, é realizada uma análise termoeonômia, através da Teoria do Custo Exergétio, que possibilita determinar os ustos exergétios e monetários e depois avaliar os reflexos dos ustos de investimento de apital e do ombustível na omposição dos ustos dos produtos (energia elétria, vapor e refrigeração). Palavras-have: Cogeração, Trigeração, Gás Natural, Termoeonomia, Indústria Frigorífia.

19 xvii Abstrat In this work, the possibility of the use of natural gas as fuel in slaughterhouses, substituting the traditional fuels used (firewood and oil), is analyzed. The studies are based on a plant of a quite representative bovine slaughterhouse, whih uses equipment and fuels traditional for prodution of steam for proesses and buys eletriity of a dealership. Some options for the enlargement of the prodution apaity are onsidered, inluding the implantation of natural gas ogeneration and trigeneration plants, whih are apable to produe, simultaneously, eletriity, steam for the proesses and ooling for the refrigerating hambers. For effet of performane evaluation, energeti and exergeti analyses for eah one of the proposed onfigurations are performed. Finally, a thermoeonomi analysis is aomplished, by means of the Theory of Exergeti Cost, whih makes possible to determine the exergeti and monetary osts and to evaluate the reflexes of the osts of apital investment and of the fuel in the omposition of the osts of the produts (eletri power, steam and ooling). Key-words: Cogeneration, Trigeneration, Natural Gas, Thermoeonomy, Slaughterhouse.

20 xviii Preâmbulo Este trabalho está inserido dentro das linhas de pesquisa do NUPLEN (Núleo de Planejamento Energétio, Geração e Cogeração de Energia) do Departamento de Engenharia Meânia da UNESP de Ilha Solteira e está estruturado em 7 Capítulos, ujos onteúdos são desritos brevemente a seguir. No Capítulo 1 são apresentadas as motivações para a realização deste trabalho e os objetivos do mesmo. No Capítulo 2 são apresentados um breve histório da ogeração de energia, os aspetos gerais da ogeração e uma revisão bibliográfia sobre o tema abordado neste trabalho. No Capítulo 3 são apresentadas as plantas térmias sobre as quais serão onentrados os estudos, as araterístias operaionais, bem omo as tenologias apliadas às plantas térmias propostas. Os fundamentos da análise termodinâmia e a modelagem termodinâmia utilizada neste trabalho são apresentados no Capítulo 4. Dentre os fundamentos apresentados, estão as análises energétia e exergétia, sendo que na modelagem são definidos as equações termodinâmias, as efiiênias energétias e exergétias e também as irreversibilidades geradas em ada equipamento. No Capítulo 5 são abordadas as metodologias termoeonômias omumente apliadas às plantas de ogeração, destaando-se a Teoria do Custo Exergétio. No Capítulo 6 são apresentados e disutidos os resultados obtidos através da análise termodinâmia e termoeonômia de ada uma das onfigurações das plantas de ogeração estudadas. No Capítulo 7 estão as onsiderações finais a respeito dos resultados obtidos e são feitas algumas propostas para o desenvolvimento de trabalhos futuros. Por fim, é apresentada a lista de referênias bibliográfias utilizadas para o desenvolvimento deste trabalho, que onsistem de livros lássios, artigos de periódios e de ongressos, teses e dissertações.

21 1 Capítulo 1 - Introdução 1.1. Motivação A busa por proessos mais efiientes de onversão de energia oorre devido à neessidade de suprir uma demanda resente por um usto unitário menor (R$/kWh), prinipalmente no aso de países em desenvolvimento omo o Brasil. Além disso, outro fator importante é a neessidade de se atender a uma legislação ada vez mais rigorosa para ontrole dos impatos ambientais ausados pela instalação e operação de uma planta de potênia. A maior parte da geração de energia elétria naional provém dos reursos hídrios. O atraso ou anelamento da onstrução de novas usinas hidrelétrias nos últimos anos, em virtude da falta de investimentos e inentivos governamentais, fez om que o país passasse a orrer um sério riso de desabasteimento e bleautes. Além disso, a expansão do sistema elétrio esbarra no problema da saturação do potenial hidráulio, tendo atingido o seu limite de geração na região sudeste, e no fato de ser eonomiamente inviável a onstrução de linhas de transmissão om grande extensão. Aliado a isto deve ser lembrado o impato que a instalação de uma nova entral de potênia hidrelétria pode ausar no ambiente, devido à alteração do eossistema e ao desloamento de população da região. Assim, uma das alternativas para suprir a demanda de eletriidade é o estímulo à geração independente e desentralizada e a partiipação de apital privado no sistema através da onstrução de pequenas entrais termelétrias, além do aumento da geração de energia elétria através da ogeração em indústrias. O resimento eonômio, o aumento da demanda de energia e a reente rise do setor elétrio brasileiro fizeram om que fossem busadas novas fontes energétias e, dentre elas, a utilização do gás natural omo ombustível tem resido bastante. A desoberta de novas reservas naionais, elevando o seu volume de produção para 498 bilhões de m 3 em 2004, e a importação de gás natural da Bolívia e do Peru permitirá ampliar ainda mais sua utilização, podendo representar melhorias em termos de efiiênia energétia e de qualidade do meio ambiente, uma vez que o gás natural é bem menos poluente que a maioria dos ombustíveis fósseis.

22 2 No que diz respeito às entrais termelétrias, houve um grande inentivo do governo para a utilização do gás natural omo ombustível, no sentido de aumentar a sua partiipação na matriz energétia brasileira, através da riação do Plano Prioritário de Termelétrias (PPT) e do aumento da rede de distribuição. Os sistemas de ogeração para indústrias também estão om elevada demanda de instalação devido ao aumento de ustos e risos de forneimento de energia elétria, além de serem a melhor opção para reduzir ustos operaionais e eonomizar ombustível, mediante uma efiiente utilização da energia para a produção de eletriidade e outras utilidades na indústria. Além disso, os sistemas de ogeração são uma alternativa para diminuir os poluentes rejeitados para atmosfera. Atualmente a ogeração é a ténia mais extensivamente utilizada para a produção ombinada de potênia e alor. Se refrigeração é simultaneamente produzida, então o proesso se transforma em trigeração. Além das vantagens derivadas da ogeração, a trigeração permite uma eonomia signifiativa no onsumo de potênia, ontribuindo para a melhoria da efiiênia global da planta e para a redução dos impatos ambientais. Esta nova ténia tem sido até reentemente usada exlusivamente para sistemas de ondiionamento de ar. Porém, om o advento das preoupações sobre o ambiente e onservação de energia, as ténias de trigeração estão se tornando mais populares e se transformando numa potenial solução para uma ampla variedade de apliações, não só no setor teriário (shopping enters, hotéis, hospitais, restaurantes, et...), omo também no setor industrial (indústrias químias, de alimentos, de bebidas, et...). As tenologias mais reentes de trigeração de energia têm privilegiado a utilização de gás natural omo ombustível, não só devido ao aumento de sua disponibilidade, omo também aos seus reduzidos impatos ambientais, motivando, assim, a busa por novas apliações nos mais diversos setores. A Figura 1.1 mostra um diagrama de fluxos de energia típios dos sistemas de trigeração de energia. Em partiular, é destaada a potenialidade nos sub-setores das indústrias de alimentos e bebidas para a implantação de sistemas de trigeração de energia, através da apresentação de uma razão típia da demanda final por aqueimento, resfriamento, ongelamento e eletriidade na Figura 1.2. Para ilustrar a importânia de ada um dos sub-setores, na Figura 1.3 é mostrada a ontribuição de ada um deles para a quantidade total de energia primária usada em todo o setor.

23 3 Figura 1.1: Diagrama de fluxos de energia típios de um sistema de trigeração. 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Aqueimento Resfriamento Congelamento Eletriidade Carnes Peixes Massas Vegetais e Frutas Óleos e Gorduras Comestíveis Latiínios Cervejarias Armazenamento Média do Setor Industrial Figura 1.2: Razões típias das demandas por aqueimento, resfriamento, ongelamento e eletriidade nos sub-setores das indústrias de alimentos e bebidas. Latiínios 25% Cervejarias 10% Armazenamento 13% Óleos omestíveis e Gorduras 13% Vegetais e frutas 6% Massas 13% Peixes 2% Carnes 18% Figura 1.3: Fração da energia total demandada pelos sub-setores das indústrias de alimentos e bebidas.

24 4 Analisando as Figuras 1.2 e 1.3, observa-se que os sub-setores de produção de arnes (frigorífios), latiínios e ervejarias ofereem melhores possibilidades para a implantação de sistemas de trigeração de energia, sendo que no presente trabalho será feita uma abordagem do setor frigorífio, uma vez que é um setor ainda pouo estudado Objetivos O objetivo prinipal deste trabalho é realizar uma análise do aproveitamento do gás natural em plantas de ogeração e trigeração de energia em indústrias frigorífias. Este estudo se torna importante porque permitirá a avaliação da substituição de energétios eonomiamente ompetitivos frente ao gás natural, uma vez que a maioria dos frigorífios emprega lenha (avaos ou toras) omo ombustível e, eventualmente, óleo, para suprir a sua energia térmia, e, além disso, ompra energia elétria das onessionárias. Serão analisadas várias onepções de geração ombinada em omparação om a tradiional tenologia em uso e serão disutidas as possibilidades do uso do gás natural no setor em questão a partir de balanços de massa e energia, simulações de onsumo energétio envolvendo energia elétria, térmia e de refrigeração, análises dos rendimentos exergétios e dos ustos operaionais e de equipamentos.

25 5 Capítulo 2 - Histório, Aspetos da Cogeração e Revisão Bibliográfia 2.1. Histório da Cogeração de Energia Piere (1995) realizou uma investigação história onde identifiou a origem da ogeração no sistema de elevação desenvolvido pelos tártaros na Europa no séulo XIV. Este sistema, denominado smokejak (Figura 2.1), era aionado a partir de gases quentes que subiam em uma haminé. O smokejak aparee em uma pintura alemã do iníio de Diversas referênias itam o emprego dos smokejaks na Alemanha e na Itália no séulo XVI, assim omo na desrição do inglês John Evelyn em 1685, que dizia ter um desse em sua asa havia mais de em anos. Benjamin Franklin sugeriu, em 1758, que tais sistemas poderiam produzir energia no verão a partir da ventilação natural das haminés. O smokejak desempenha um trabalho útil om baixo usto e foi o preursor de outros meanismos mais efiientes e úteis, omo a turbina a gás e a hélie. gases quentes trabalho meânio de elevação Figura 2.1: Sistema de elevação a partir de gases quentes (smokejak). Em 1776, a idéia de utilizar ogeração foi apliada nas máquinas de ombustão para moenda de ana de açúar na West Indies & Co., onsiderando que

26 6 a mesma ombustão usada para ferver o açúar fosse utilizada para produzir vapor que seria neessário para o proesso da fábria. Watt e seu olega Mathew Boulton, observaram os méritos da idéia e rapidamente expandiram seus serviços, inluindo vapor e água quente em fábrias de lientes. Em 1787, Oliver Evens fabriou máquinas a vapor de alta pressão para serem usadas em destilarias, ervejarias, fábrias de sabonete e de papel, eonomizando ombustível para todos estes propósitos om o aproveitamento do vapor de exaustão das máquinas de vapor. Além disso, ele projetou um sistema para resfriamento de ofiinas utilizando refrigeração por absorção operada pelos gases de esape de uma máquina de vapor. As ofiinas inglesas, em 1820, também adotaram a ogeração para proessos, ondiionamento de ambientes e outras apliações. O iníio do desenvolvimento moderno da ogeração aonteeu em meados de 1870, quando máquinas a vapor de eixo alternativo foram aopladas a geradores elétrios em áreas om alta densidade populaional. Nesta oportunidade, a ogeração estava intimamente ligada ao aqueimento de ambientes. Em 1876, Frederik Branwell instalou sistemas de aqueimento em numerosos prédios da nova Bastead Downs, Londres, om vapor de exaustão. Em fevereiro de 1876, Upton desreveu a potênia da planta da National Eletri Light Assoiation, onde o vapor de exaustão foi usado para aqueimento de prédios vizinhos. Alguns anos depois, em Detroit, utilizou-se o vapor de exaustão de uma planta para a evaporação de sal, sendo que este proesso foi desrito detalhadamente em 1901, pela Amerian Soiety of Heating and Ventilating Engineers (ASHVE). Nessa époa, muitas idades dos Estados Unidos experimentaram uma disputa entre utilidades, disponibilidade e ustos de potênia disponível em plantas de ogeração. As plantas elétrias om ogeração omeçaram a ser utilizadas na Dinamara, Alemanha e Polônia, a partir de 1890, e na Rússia, em Por volta de 1914 engenheiros alemães reuperaram energia de uma máquina de ombustão interna e aqueeram fábrias e prédios. Em 1926, estas prátias tornaram-se mais freqüentes em apliações de ogeração. O desenvolvimento da ogeração na Europa foi auxiliado pela agênia de planifiação de energia russa que fez a elaboração do Plano Governamental de

27 7 Eletrifiação Russa, onheido omo GOELRO. Muitos engenheiros busaram uma saída de alta tenologia de alor-trabalho no mundo, resultando a ogeração. Na primeira Conferênia Mundial, realizada em Londres em 1924, foi feito um urto relato do aproveitamento dos rejeitos de energia. Porém, na segunda onferênia em Berlim (1930), em sessão plenária foi disutida a ombinação alortrabalho, om partiipantes da Alemanha, França, Áustria, Theoslováquia e Estados Unidos. Os tópios abrangidos foram a entralização versus desentralização de plantas de ogeração. Com a introdução omerial das turbinas a gás durante o ano de 1930, surgiram diferentes esquemas para a utilização dos gases de exaustão nas máquinas a vapor. Com as rises do petróleo e resistênias por parte de grupos de defesa do meio ambiente quanto às formas de geração nulear, os sistemas de ogeração e de aqueimento entral reeberam grande impulso, espeialmente nos Estados Unidos, om a publiação em 1978 do PURPA (Publi Utilities Regulatory Poliy At), que riou a figura do produtor independente e a obrigação das empresas onessionárias monopolistas de adquirir a energia por eles produzida. O PURPA abriu novos horizontes na indústria de geração na medida em que introduziu a noção de ompetição em merado aberto de energia elétria e rompeu a estrutura vertialmente integrada das onessionárias públias. Observou-se na déada de 1980 um forte impulso no emprego da ogeração em diversos países, espeialmente porque o apelo que ela apresenta quanto ao uso raional da energia vem garantindo, desde então, o resente interesse nessa forma de geração. Na déada de 1990, espeialmente na Europa e nos Estados Unidos, a ogeração respondeu por um grande número de apliações, em diversos setores, tanto em termos de sistemas ompatos quanto de grande porte Aspetos da Cogeração de Energia Os sistemas de ogeração onsistem na produção simultânea de energia elétria ou meânia e energia térmia (alor de proesso e/ou frio) a partir de uma mesma fonte energétia (queima de um únio ombustível), om a reuperação de

28 8 parte do alor rejeitado, reduzindo-se desta forma as perdas energétias e aumentando-se a efiiênia global dos sistemas. A ogeração é um oneito ténio antigo que atualmente oferee um grande potenial de apliação, em função da onjugação do progresso que se tem obtido nos mais diversos ampos da ténia, da alta efiiênia e da alta onfiabilidade dos omponentes utilizados. Assim, om a resente busa na melhoria da efiiênia, tanto om relação ao desempenho na geração omo também no aproveitamento de disponibilidades energétias residuais, a ogeração tem sido apontada omo uma efetiva alternativa de raionalização energétia e eonômia. A ogeração é normalmente empregada em proessos industriais e nos empreendimentos do setor teriário da eonomia (hotéis, hospitais e entros omeriais) que demandam simultaneamente duas ou mais formas de energia (eletriidade, alor e, em alguns empreendimentos, frio). A temperatura do vapor requerido pelos proessos térmios industriais geralmente está entre 150 e 200 C, que é uma temperatura usual para os proessos de seagem, ozimento, evaporação, et. Para a produção desta energia térmia são usualmente empregados ombustíveis ujas temperaturas de hama variam entre a C, de modo que existe uma grande perda de energia. Assim, om o uso da ogeração é possível reduzir essas perdas, através de um melhor aproveitamento do ombustível. Considere um exemplo onde um usuário neessite de 50 unidades de alor e 35 unidades de eletriidade. Utilizando um sistema de ogeração hega-se a uma efiiênia de era de 85%. Neste aso o sistema onsumiria 100 unidades de ombustível. Se as duas formas de energia são produzidas separadamente, 35 unidades de eletriidade teriam que ser produzidas em uma unidade termoelétria, por exemplo, de ilo ombinado. Supondo-se uma efiiênia de 50%, esta teria um onsumo de 70 unidades de ombustível. Adiionalmente, 50 unidades de alor teriam que ser produzidas em um sistema de aldeira onvenional. Assumindo-se uma efiiênia de 93%, esta aldeira onsumiria 54 unidades de ombustível. O onsumo total para a produção separada das duas formas de energia seria de 124 unidades de ombustível, superior às 100 unidades de ombustível neessárias ao sistema de ogeração para produzir a mesma quantidade de energia total. Nesse simples exemplo, pode ser verifiado que a eonomia de energia primária (ombustível) é de 19,3% a favor do sistema de ogeração. Algumas outras

29 9 vantagens de sistemas de ogeração podem ser aresentadas, tais omo menor onsumo de ombustível, redução das emissões totais e disponibilidade de potênia de emergênia loal. A Figura 2.2 apresenta a efiiênia total e o ganho de energia primária obtido em sistemas de ogeração em omparação om a produção separada de eletriidade e alor, de aordo om os dados do exemplo itado anteriormente. Relação E/H = 0,7 Consumo = 100 Efiiênia Total = 85% Efiiênia na geração de potênia = 50% Efiiênia da aldeira a vapor = 93% Consumo Total = 124 Efiiênia Total = 68,5% Eonomia de energia primária (ombustível) = ( )/124 = 19,3% Figura 2.2: Comparação entre o proesso de ogeração de energia e a produção separada de eletriidade e vapor. Uma entral de ogeração não apresenta máquinas essenialmente diferentes daquelas utilizadas em entrais de utilidades, que geram vapor e energia elétria de forma independente (Balestieri, 2002). De fato, o que distingue a entral de ogeração é a sua apaidade de gerar duas ou mais formas de energia a partir de uma únia fonte de energia, ou seja, o sistema de ogeração, por definição, é aquele apaz de produzir energia elétria e energia térmia de forma ombinada. O

30 10 uso desta última forma de energia dentro do ilo de refrigeração por absorção para geração de frio, onfigura os sistemas de trigeração. O uso de sistemas de trigeração pode resultar não apenas em eonomia de energia, mas também na mudança de perfil do usuário que, de onsumidor de energia elétria para a refrigeração, passa a onsumir gás natural para a trigeração (Langrek, 2000). Os sistemas de ogeração, sob o ponto de vista do fluxo energétio, são usualmente lassifiados em dois regimes, de aordo om a ordem relativa de geração de potênia e alor, sendo os mesmos desritos a seguir: Regime Bottoming: neste regime, a geração de potênia para atender a demanda eletromeânia oorre após a produção de alor, que é utilizado para suprir a demanda térmia. O sistema de ogeração que opera segundo o regime bottoming baseia-se na reuperação do alor rejeitado a altas temperaturas por proessos industriais, que é utilizado para a geração de vapor; este vapor é então expandido em turbinas de ondensação e/ou ontrapressão, que aionam geradores elétrios ou equipamentos tais omo bombas hidráulias, ompressores de ar, et. A Figura 2.3 mostra o esquema típio de um sistema de ogeração de energia operando no regime bottoming. Regime Topping: neste regime, o ombustível é queimado primeiramente em uma máquina térmia para geração de energia elétria e/ou meânia e, em seguida, se aproveita os gases de exaustão desta máquina (alor residual) para produção de água quente, vapor de proesso em diferentes níveis de pressão e ar quente. Assim, em primeiro lugar, gera-se energia elétria e, depois, a energia ontida na exaustão da máquina é transformada em energia térmia, a fim de atender os requisitos térmios do proesso. Como exemplo de planta de ogeração do tipo topping pode-se destaar as plantas de potênia om turbina a vapor de ontrapressão, turbina a vapor de extração-ondensação, turbina a gás om aldeira de reuperação, e o ilo ombinado. A Figura 2.4 mostra o esquema típio de um sistema de ogeração de energia operando no regime topping.

31 11 Figura 2.3: Sistema de ogeração de energia operando no regime bottoming. Figura 2.4: Sistema de ogeração de energia operando no regime topping. Segundo Balestieri (2002), as estratégias operaionais admitidas para entrais de ogeração, de um modo geral, resumem-se às apresentadas a seguir: Paridade Térmia: a entral é dimensionada e opera de forma a atender a demanda térmia do proesso, podendo ou não haver suplemento de alor através de aldeiras auxiliares, nos pios da demanda térmia (Balestieri, 2002). Se a geração elétria da entral é inapaz de suprir a demanda elétria do proesso, o diferenial entre a geração e a demanda é adquirido junto à rede, sendo a eletriidade tratada omo um subproduto da entral de ogeração. No aso de exedente, isto é, se a geração de energia elétria for superior à demanda, este exedente pode ou não ser vendido à rede. Historiamente, sistemas de ogeração implementados por seus próprios usuários tendem a operar em paridade térmia, pois é mais fáil adquirir de tereiros a eletriidade do que o alor. Paridade Elétria: estratégia análoga à anterior, mas ao invés do atendimento da demanda térmia, o sistema é dimensionado e opera para atender a demanda elétria. Neste aso, o défiit de energia térmia deve ser adquirido de tereiros ou ser suprido por sistemas de geração de vapor independentes e o exedente de energia térmia pode ser transaionado apenas se a entral situar-se próxima a outros usuários de alor om as mesmas araterístias do alor que ela disponibiliza. Isto restringe bastante o dimensionamento de sistemas de ogeração

32 12 para operar em paridade elétria, onde o alor é tratado omo um subproduto do sistema. Despaho Eonômio: esta estratégia orresponde à operação da entral apenas nos períodos em que a tarifa paga pela onessionária apresenta um retorno que interessa ao investidor, o que é possível dada à apaidade de modulação de algumas tenologias de ogeração. No entanto, pode ser ela adotada pelo ogerador na negoiação om a onessionária de ondições favoráveis para o seu suprimento de emergênia e, também, nos merados ataadistas de eletriidade, para maximização de sua reeita líquida, quando o preço da eletriidade no urto prazo se eleva signifiativamente. Neste aso, a entral não despaha nos períodos em que não há eonomia em sua operação, ainda que isto implique em ustos devido à oiosidade dos equipamentos Revisão Bibliográfia Neste item é apresentada uma revisão de trabalhos enontrados na literatura sobre análises energétia, exergétia e eonômia apliadas às plantas térmias om o objetivo de desenvolver alternativas para o aumento da efiiênia energétia e onseqüente redução dos ustos de geração de eletriidade, vapor e/ou refrigeração. Existem diversos livros lássios sobre análise de plantas de ogeração de energia, sendo que dentre eles podemos itar: Orlando (1991), Kotas (1985), Bejan et al. (1996), Horlok (1997), Kharthenko (1998) e Balestieri (2002), que servem omo base para qualquer tipo de estudo espeífio. A neessidade de se reduzir os ustos de produção de utilidades, omo vapor, refrigeração e eletriidade, têm estimulado o desenvolvimento de sistemas de ogeração mais efiientes e de operação flexível e onfiável. Assim, nos últimos anos, o número de pesquisadores envolvidos no estudo destes sistemas, utilizando omo ferramentas a análise energétia, exergétia e termoeonômia, vem aumentando signifiativamente. A seguir serão apresentados alguns trabalhos que estimularam e ontribuíram mais efetivamente para o desenvolvimento desta dissertação. Valero e Lozano (1994) apresentaram uma apliação da teoria do usto exergétio, atribuindo ustos aos fluxos de um sistema energétio e aos insumos e

33 13 produtos dos diversos omponentes do mesmo. Foi proposta uma simbologia exergoeonômia para a otimização de projetos de sistema térmios omplexos, utilizando multipliadores de Lagrange. Com este objetivo, foi onfigurado um sistema básio de uma turbina a gás om ilo de ogeração para ilustração da metodologia. No aso, foi definida uma função objetivo e, por meio da apliação da teoria do usto exergétio, foi proposta uma solução para o problema. A informação obtida através desta metodologia foi utilizada para tratamento e análise termoeonômia do sistema, om o objetivo de obter eonomia e melhorar as araterístias do sistema. Guarinello Jr. (1997) determinou os ustos exergétios e monetários em um sistema de turbina a gás e aldeira de reuperação utilizando ilo de turbina a gás simples e ilo STIG (Steam Injeted Gas Turbine) para produção de vapor e energia elétria em um pólo industrial do nordeste om o propósito de venda de exedentes. Foram utilizados dois métodos de partição de ustos: o método da extração e o método da igualdade, tendo sido demonstrado que os ustos, tanto exergétios quanto monetários, são maiores para o ilo STIG. Neste trabalho foi destaada ainda a flexibilidade desse tipo de sistema na produção de eletriidade ou vapor. Além disso, foram alulados parâmetros eonômios para o estudo da viabilidade de implantação da planta de ogeração em questão om duas alternativas de finaniamento: na situação de autofinaniamento e finaniamento através do BNDES. Negri et al. (1997) realizaram uma análise de uma usina termelétria om turbina a gás a partir da apliação dos oneitos da segunda lei da termodinâmia e identifiaram as efiiênias e os ustos dos seus diversos equipamentos. Foi observado que o usto espeífio no ompressor é maior que o usto da energia elétria, indiando uma signifiativa absorção de trabalho no ilo, e foi apontado que qualquer melhoria desse equipamento reduziria o usto final da energia elétria produzida. Gallego (1998) analisou algumas propostas de geração ombinada de alor, refrigeração e potênia om o uso de ogeração no setor industrial de produção de erveja. A partir dos balanços de massa e energia, dos rendimentos exergétios, das simulações de onsumo energétio envolvendo energia elétria, energia térmia e refrigeração, e das análises dos ustos operaionais e de equipamentos, foi disutida a viabilidade ténio-eonômia da geração ombinada de energia para o

34 14 setor utilizando turbinas a gás natural, aldeira de reuperação e sistemas de refrigeração por ompressão de amônia e/ou por absorção de amônia-água. As simulações om possibilidade de venda de energia para a onessionária apresentaram-se atraentes dentro do enário proposto de tarifa de venda de energia. Cerqueira (1999) realizou um estudo das prinipais metodologias da termoeonomia, através de sua apliação a um problema de ogeração. Quatro das prinipais metodologias, a Análise funional Termoeonômia, a Teoria do Custo Exergétio, a Exergoeonomia e a Metodologia Estrutural foram apliadas a este problema. Baseado nos resultados. Foi analisada a influênia da divisão da exergia em parelas térmias e meânias para a determinação dos ustos dos produtos do sistema. Os diferentes tratamentos dados aos ustos das irreversibilidades externas, advindas da saída para o ambiente de fluxos de exergia, revelaram-se esseniais para eslareer os diferentes valores dos ustos dos produtos do sistema. Bruno et al. (1999) propuseram uma metodologia para a integração de hillers de absorção em plantas ombinadas de potênia e alor. O objetivo foi estudar a viabilidade da integração de hillers de absorção de água-amônia disponíveis no merado em plantas ombinadas e omparar os resultados om o modo onvenional de produção de frio utilizando hillers de ompressão de vapor. A apliação da metodologia foi realizada em uma planta ombinada de potênia e alor de uma indústria petroquímia da Bayer loalizada em Tarragona (Catalunya, Espanha). A planta onsiderada é onstituída basiamente de duas turbinas a gás, duas aldeiras de reuperação e uma turbina a vapor de extração-ondensação. O proesso químio requer refrigeração em dois níveis de temperatura (0 e -20 C). As alternativas dos ilos de refrigeração onsiderados para o estudo envolveram a utilização de: apenas hillers de ompressão; hiller de absorção para 0 C e hiller de ompressão para -20 C; hiller de ompressão para 0 C e hiller de absorção para -20 C; ou um hiller de duplo estágio para as duas demandas. Os resultados mostraram que a integração de ilos de absorção em sistemas de ogeração om turbina a gás aumenta a demanda de vapor e, onseqüentemente, a produção de potênia elétria. Para este aso, foram determinados os parâmetros de operação para a turbina a gás e o ilo de absorção mais adequado e foi verifiado que a utilização de refrigeração por ompressão é mais atrativa, pois a utilização de ilos de absorção durante períodos de baixa demanda de vapor não é eonomiamente

35 15 viável. No entanto, quando sistemas de ogeração de maior apaidade foram onsiderados, hillers de absorção tornaram-se a opção preferida. Garagatti Arriola (2000) realizou análises exergétia e termoeonômia em dois tipos de sistemas de ogeração, sendo estes araterizados por possuírem uma turbina a gás aoplada a uma aldeira de reuperação e uma turbina a vapor de extração e ondensação. Em um dos sistemas de ogeração, o vapor extraído da turbina a vapor serve de insumo energétio para um sistema de refrigeração por absorção om três estágios, e em um outro sistema, o vapor extraído serve de insumo para um sistema de refrigeração híbrido que opera segundo o ilo de absorção om auxílio de ejetores de vapor. Por fim, foi observado que estes sistemas podem produzir eletriidade e água gelada a preços bastante atrativos, omparados om os ustos de merado. Logrado (2000) desenvolveu uma ferramenta omputaional para análise e otimização termoeonômia de turbina a gás e ilos ombinados. O modelo termoeonômio proposto baseia-se na teoria do usto exergétio para a determinação da importânia de ada omponente do sistema de aordo om o ponto de vista termoeonômio. Destaa-se o modelo eonômio implementado, o qual permite fazer estimativas de apital investido e análise temporal do investimento. Os modelos apresentados foram testados usando-se dados disponíveis na literatura e, a partir destes testes, alguns parâmetros dos modelos foram ajustados, destaando a metodologia de determinação dos ustos dos equipamentos que ompõem o ilo. Ainda foram analisadas quatro instalações reais, uma om turbina a gás e outras três usinas om ilo ombinado. Leite (2002) realizou a omparação entre um sistema de trigeração a gás natural de 3,2 MWe, operando em paralelo om a onessionária e produzindo vapor e água gelada, om o sistema que utiliza energia elétria forneida pela onessionária e produz água gelada através de resfriadores de água que empregam o ilo de ompressão a vapor. O sistema de trigeração analisado é omposto por uma aldeira de reuperação de kg/h de vapor saturado à pressão de 10 kgf/m 2 (980,7 kpa) que aproveita os gases de exaustão de um motor de ombustão interna. Este vapor alimenta o hiller de absorção, produzindo 500 TR (1.756,9 kw) de água gelada. Foi verifiado que para que este sistema de trigeração seja atrativo ele deve operar om alta disponibilidade e om um perfil de arga