O Balanço de Massa e Energia da Bosch Projects do Brasil

Uma ferramenta essencial para a otimização da fábrica

Ricardo de Souza Albino

Engenheiro de Melhoria de Performance

ricardo.a@bpbrasil.com.br

Conteúdo

1. Padrão de cálculo atualizado2. Regras práticas3. Balanço de Massa e Energia4. Vantagens5. Parâmetros de Engenharia6. Dimensionamento de Equipamentos7. Simulação estática8. Aplicação global9. Exemplos de aplicação10.Conclusão

Padrão de cálculosatualizado

Antigamente

Regras práticas

• Vapor %Cana= 50%

• Consumo específico de vapor

CEV = 5 ton/MWh

Cálculo atualizado

Balanço de Massa e Energia

Planta / Processo

Entrada Energia

Saída Energia

Massa Massa

Energia na entrada = Energia na saída

Massa na entrada= Massa na saída

Regras práticas

Extração = 70%

100 ton de sacarose na cana

70 ton de sacarose no caldo

Sem informação adicional disponível, como água, cinzas, Brix, etc.

Balanço de Massa e Energia

Extração = 70%

Valores dos constituintes do fluxo são calculados

Vantagens

• Todos os componentes da corrente de entrada são considerados

• Conservação da massa

• Conservação da energia

• Propriedades físicas podem ser calculadas já que todos os componentes de uma linha de fluxo estão determinadas

Parâmetros de engenharia

Os cálculos dos parâmetros físicos do fluxo são incluídos

Dimensionamento de equipamentos

Usando-se as magnitudes e propriedades físicas dos fluxos, o dimensionamento dos equipamentos podem ser estimados

Simulação estática

• Plena carga:

CEV= 50/10 = 5 ton/MWh

• 50 % de carga

CEV= 27.5/5 = 5.5 ton/MWh

• Observe que o CEV é dependente da carga do turbo-gerador!

Linha de Willans para turbo-gerador

10

50

5

27.5

0

Flu

xo d

e v

apo

r [t

/h]

Energia gerada[MW]

Aplicação global

• América do Norte: México, EUA, Barbados

• América Central : Nicarágua

• América do Sul: Colômbia, Brasil

• África: Uganda, Tanzânia, Kenia, África do Sul, Sudão, Zâmbia, Suazilândia, Malawi, Sudão, Moçambique, Zimbábue, Congo, Egito, Etiópia, Nigéria, Senegal, Ilhas Maurício

• Sudeste da Ásia: Vietnã, Filipinas, Fiji, Java

Exemplos de Aplicação• Fornecimento de vapor insuficiente das caldeiras

• Considerado 14 kg vapor/kW a plena carga (450 kg vapor escape / TC)

• Operação a 50% de carga com 20 kg vapor/kW (490 kg vapor escape / TC)

• Menos Etanol produzido em relação ao estimado

• “Regra prática” - produção de 26.1 kL EtOH/100 ton mel B

• Simulação computacional – produção de 22.8 kL EtOH/100 ton mel B

• Suprimento de bagaço para venda de energia

• “Regra prática” – “30 tons bagaço / 100 TC”

• Cana 12% Fibra, Bagaço 48% Umidade e 2% Brix - 24 tons bag / 100 TC

• Cana 16% Fibra, Bagaço 52% Umidade e 3% Brix – 35 tons bag / 100 TC

• Poder calorífico corrigido pela qualidade do bagaço (valor exato)

• Projeto da estação de evaporação

• “Regra prática” – “30 kg/m²/h”

• Vapor escape 2,1 kgf/cm² (32,1 kg/m²/h) – 1,9 kgf/cm² (22,3 kg/m²/h)

Conclusão

• O Balanço de Massa e Energia da Bosch Projects fornece mais detalhes do que cálculos por uma simples regra prática

• Propriedades físicas e magnitudes das vazões calculadas e utilizadas para dimensionamento dos equipamentos

• A programação do comportamento do equipamento permite a simulação estática

• São produzidos dados detalhados com maior acuracidade e confiabilidade

Estamos a disposição para maiores informações.

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