PROJECTO DE SISTEMAS ENERGÉTICOS

Temas dos Projectos

Tema 1	Projecto de uma instalação de uma unidade de produção de fibras de algodão
Nº de alunos recomendado						2
Orientadores			José Carlos Góis

Motivação
A indústria têxtil em Portugal concentrada predominantemente na região norte vive hoje sobre a pressão dos baixos preços produtos chineses com a deslocalização das principais multinacionais do sector para os países asiáticos. A optimização energética e ambiental das unidades industriais assume neste neste contexto um factor vital para o contrariar a crise actual do sector.
Condições do projecto
A empresa de fiação de fibras de algodão “Manuel Ramos & Filhos, Lda.”, localizada em Cantanhede, pretende alterar a instalação térmica, procurando optimizar os gastos com energia. A empresa trabalha 24 horas/dia, e possui no total 200 trabalhadores (120 mulheres e 80 homens) repartidos por 3 turnos de 8 horas. O 1º turno das 0:00 às 8:00 operam 40 H e 20 M, no 2º turno das 8:00 às 16:00 operam 20 H e 80 M e no 3º turno das 16:00 às 24:00 operam 20 H e 20 M. A empresa possui 15 prensas para passar a ferro que consomem individualmente 200 kg/h de vapor em injecção directa a uma pressão relativa de 4 bar. No 1º e 3º turno operam apenas 10 prensas, funcionando a totalidade apenas no 2º turno. 3 râmulas que operam nos três turnos, durante metade do tempo do turno consomem individualmente 1200 kg/h de vapor à pressão relativa de 6 bar. 2 calandras que consomem individualmente vapor em injecção indirecta à pressão de 4 bar. Os ferros de engomar, 50 no total consomem, cada um, 10 kg/h de vapor em injecção directa à pressão relativa de 1,4 bar e funcionam 50% do tempo no 1º e 3º turnos. A secagem dos tecidos é feita com ar quente à temperatura de 60 ºC, sendo necessário um caudal de 2500 m³/h durante os três turnos. A empresa é constituída por dois edifícios contíguos perfazendo uma área de 80 x 30 m² e uma altura de 6 m. Os escritórios, a cantina, os balneários e o posto de primeiros socorros, ocupam um volume total de 20x8x2,5 m³. Para a cozinha é explorada por uma empresa e estima-se que o seu uso tenha um gasto diário de água quente (60ºC) de 1500 l.
Áreas de desenvolvimento do projecto
1. Dimensionar o depósito de água quente e o permutador de calor para aquecimento de águas sanitárias; 2. Especificar o gerador de calor e do equipamento auxiliar para satisfação das necessidades da empresa; 3. Dimensionar a rede de combustível e a chaminé; 4. Especificar as linhas principais de distribuição de vapor e água quente: diâmetros, flexibilidade da tubagem, material, isolamento, apoios, válvulas de controlo e segurança, filtros. 5. Representar o fluxograma da instalação 6. Desenvolver o projecto procurando a optimização energética da instalação 7. Especificar a selecção dos equipamentos e as condições de operação e manutenção requerida para um bom funcionamento
Disciplinas recomendadas
Termodinâmica I e II, Mecânica de Fluidos I e II, Transmissão de Calor I e II, Combustão, Turbomáquinas.

Tema 2	Projecto de uma instalação de produção de vapor apoiada por um sistema de cogeração para uma unidade de fabrico de panéis de aglomerados de partículas
Nº de alunos recomendado						2
Orientador			José Carlos Góis

Motivação
A cogeração assume no contexto nacional uma importância vital para alguns sectores da indústria, como é a indústria de fabrico de aglomerados, que exige um intenso consumo de energia. A produção de energia eléctrica através de um sistema de cogeração permite o aproveitamento dos gases de exaustão para satisfazer as necessidades de calor. O gás natural constitui actualmente o combustível ideal para minimizar os custos das taxas de CO₂. A rede nacional de gás natural, no entanto não cobre todo o país e o gás natural só chega através do fornecimento por descarga para reservatórios de armazenagem junto das unidades de consumo.
Condições do projecto
A empresa de fabrico de paneis aglomerados “MANUEL da ROCHA SA”, localizada em Souselas, pretende instalar um sistema de cogeração a gás natural para substituir um sistema composto por caldeira convencional. A caldeira convencional para produção de ar quente para a secador de partículas de madeira (com 60% de humidade relativa) consume, para um rendimento de 80%, 1000 kg/h de fuelóleo e 2000 kg/h de pó branco de madeira produzido pelas lixadeiras de rectificação dos paneis. Nos períodos em que a linha de rectificação dos paneis está parada a caldeira funciona apenas com fuelóleo. O ar quente proveniente da caldeira é diluído com ar atmosférico, numa câmara de diluição, de modo a baixar a sua temperatura à entrada do secador para 150ºC. O ar saturado saído do secador é filtrado num ciclone passando depois por um precipitador electrostático.
Áreas de desenvolvimento do projecto
1. Licenciamento do sistema de cogeração; 2. Selecção sistema de cogeração para satisfazer as necessidades térmicas do secador na substituição da caldeira. 3. Cálculo do consumo de gás natural 4. Fluxograma da instalação, com especificação dos caudais e potências; 5. Análise económica do projecto numa configuração apoiada apenas na energia térmica da recuperação dos gases de exaustão do motor ou complementada por caldeira a gás natural ou mantendo a caldeira convencional. Esta análise deve incluir os custos com a compra de créditos de CO₂.
Disciplinas recomendadas
Termodinâmica II, Mecânica de Fluidos I e II, Motores Térmicos, Transmissão de Calor I e II, Tecnologia de Processos de Ligação, Combustão.

Tema 3	Projecto de uma instalação de Refrigeração e congelação de um hipermercado
Nº de alunos recomendado						2
Orientadores			José Carlos Góis

Motivação
Os hipermercados são fortes consumidores de energia frigorífica necessária para conservar os alimentos. As temperaturas de operação e o tempo de permanência dos alimentos nas unidades de conservação depende do tipo de produtos armazenados e dos ciclos térmicos que estes podem resistir sem alterar as suas propriedades para poderem ser consumidos sem risco para a saúde. O processo e período de descongelação é importante na eficiência e tempo de execução dos processos de limpeza das unidades de conservação.
Condições do projecto
O hipermercado “Fada do Lar” localizado em Condeixa pretende instalar: - 1 câmara de refrigeração de carnes de vaca e porco, com capacidade para 10 ton; - 1 câmara de refrigeração para carne embalada, com capacidade para 5 ton; - 1 câmara de congelados de carnes (vaca, porco, frango, coelho), com capacidade para 2 ton; - 1 câmara de congelados de peixe, com capacidade para 4 ton; - 1 câmara de peixe fresco, com capacidade para 5 ton; - 1 câmara de frutas e legumes, com capacidade para 8 ton; - 1 câmara de conservação de lacticínios, com capacidade para 5 ton; - 1 câmara da conservação da padaria, com capacidade para 0,5 ton; - 1 câmara de conservação da pastelaria, com capacidade para 0,4 ton; - 1 sala de recepção e preparação de: - carnes, com volume interior de 4x3x3,3 m3 - peixe, com volume interior de 3,5x2,6x 3,3 m3 - frutas e verduras, com volume interior de 4,5x4x3,3 m3 - charcutaria, com volume interior de 2,5x2x3,3 m3 - 1 corredor de acesso as salas de recepção, com 22x2,5x3,3 m3 - 1 máquina para fazer gelo: 200 kg/h
Fases de desenvolvimento do projecto
8. Fixação da envolvente térmica 9. Balanços térmicos e selecção dos evaporadores 10. Selecção dos painéis frigoríficos 11. Análise das cargas térmicas 12. Definição da central frigorífica e selecção dos condensadores, compressores e equipamentos auxiliares (tubagens, válvulas, filtros), fluidos refrigerantes, 13. Controlo e segurança da instalação 14. Cortinas de ar para as câmaras de congelados e refrigerados 15. Consumo de energia com a instalação 16. Fluxograma geral da instalação. 17. Operação e manutenção da instalação
Disciplinas recomendadas
Termodinâmica II, Mecânica de Fluidos I e II, Transmissão de Calor I e II, Climatização e Regrigeração, Energética do Meio Ambiente