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Estudo de viabilidade e aproveitamento da energia térmica do sistema de vácuo

By João Guilherme Stoffel de Gouveia

Abstract

A presente dissertação foi desenvolvida no âmbito do Mestrado em Engenharia Mecânica, ramo de Energia, lecionado no Instituto Superior de Engenharia do Porto e elaborada no decurso de um estágio curricular, realizado na empresa Continental Mabor, em Famalicão. O trabalho exposto baseou-se, essencialmente, num estudo de viabilidade aplicado a uma instalação de vácuo inerente a um dos processos envolvidos na produção de um pneu - a vulcanização. Inicialmente, o estudo visava determinar a quantidade de energia térmica presente no fluido (água), que circula no interior das tubagens desta instalação e cujo destino final é uma torre de arrefecimento. Seguidamente, era necessário encontrar uma solução que permitisse transferir essa mesma energia térmica para a água fria que segue em direção às caldeiras, beneficiando, desta forma, ambos os equipamentos finais, a torre de arrefecimento e as caldeiras. A melhor maneira de tornar isso possível era através do dimensionamento de um permutador de calor. Numa fase inicial do trabalho, de forma atingir o primeiro objetivo, foi feito um levantamento de toda a informação relativa à mesma instalação e o posterior cálculo do balanço energético. Obtido este balanço energético, e seguindo o método de BellDelaware, dimensionou-se um permutador de calor que garantisse a troca térmica pretendida para ambos os grupos da instalação. Com o intuito de perceber o custo envolvido neste tipo de equipamentos, foram consultadas algumas empresas de fabricantes de permutadores de calor, tendo-se obtido duas soluções da empresa ARSOPI, das quais se escolheu a que mais compensava economicamente. Posto isto, foram avaliados os custos e benefícios envolvidos nesta solução, assim como um estudo de viabilidade a partir de 3 indicadores económicos – tempo de amortização, VAL e TIR - ponderando dois cenários colocados pela empresa. Por um lado, analisar a viabilidade do projeto incluindo nos investimentos iniciais o isolamento de toda a tubagem da instalação de vácuo em estudo (cenário A), por outro, analisar a viabilidade sem contabilizar os gastos com o isolamento destas tubagens (cenário B). Este estudo permitiu concluir que existe viabilidade neste projeto se for considerado apenas o cenário B.The present dissertation was developed in the scope of the master in mechanical engineering, energy sector, taught at Instituto Superior de Engenharia do Porto and elaborated in the course of a curricular internship, held at Continental Mabor, in Famalicão. The exposed work was essentially based on a viability study applied to a vacuum system inherent in one of the processes involved in the production of a tire – vulcanization. Initially, the study aimed to determine the amount of thermal energy that is in the fluid (water), which circulates inside the pipes of this system and whose final destination is a cooling tower. Then it was necessary to find a solution that would allow to transfer that same thermal energy to the cold water that fluids towards the boilers, thus benefiting both final equipments, the cooling tower and the boilers. The best way to make this possible was by sizing a heat exchanger. In an initial stage of the work, in order to reach the first objective, a survey of all the information regarding the same installation and the subsequent calculation of the energy balance was made. Once this energy balance was obtained, and following the Bell- Delaware method, a heat exchanger was sized to guarantee the desires thermal exchange for both groups of the installation. In order to understand the cost involved in this type of equipment, some companies of heat exchangers manufacturers were consulted, obtaining two solutions from ARSOPI, from which it was chosen the one that was economically better. Therefore, the costs and benefits involved in this solution were evaluated, as well as a viability study based on three economic factors – Payback, NPV and IRR – considering two scenarios set by the company. On the one hand, to analyze the viability of the project including in the initial investments the insulation of all the piping from the vacuum system under study (scenario A), on the other hand, analyze the viability without accounting for the costs of insulation of these pipes (scenario B). This study allowed to conclude that there is viability in this project if only scenario B is considered

Topics: Estudo de viabilidade, Eficiência energética, Permutadores de Calor., Instalação de vácuo, Processo de vulcanização, Viability study, Energy efficiency, Heat Exchangers, Vacuum system, Tire curing, Energia
Year: 2018
OAI identifier: oai:recipp.ipp.pt:10400.22/14030

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