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
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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