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http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8NWHFB| Tipo: | Tese de Doutorado |
| Título: | A exergia e a sustentabilidade aplicadas a uma usina siderúrgica integrada a carvão vegetal |
| Autor(es): | Lis Nunes Soares |
| Primeiro Orientador: | Geraldo Augusto Campolina Franca |
| Primeiro membro da banca : | Elizabeth Marques Duarte Pereira |
| Segundo membro da banca: | Ricardo Junqueira Silva |
| Terceiro membro da banca: | Silvia Azucena Nebra de Pérez |
| Quarto membro da banca: | José Antônio Perrella Balestieri |
| Quinto membro da banca: | Angela Menin Teixeira de Souza |
| Resumo: | O conceito de exergia é central no desenvolvimento desse trabalho, uma vez que ele propõe uma articulação entre a idéia de energia, sustentabilidade e meio-ambiente. Aqui, o conceito foi utilizado primeiramente na análise da eficiência exergética concomitantemente com a análise da eficiência energética de uma indústrica siderurgica integrada a carvão vegetal de grande porte. Para isso, foram coletados dados em base anual que permitiram a elaboração dos balanços de massa, energia e exergia dos processos industriais presentes nas unidades de mineração, carvão vegetal e siderurgia integrada. Destacou-se o fluxo de massa de carbono, o que resultou na criação da linha de base relativa a possibilidades futuras de elaboração de Mecanismos de Desenvolvimento Limpo (MDL). As análises identificaram e quantificaram os consumos específicos e as irreversibilidades constantes dos processos e, com a ajuda da literatura referenciada, foram detectados potenciais de melhoria da eficiência da usina além de uma situação das condições do uso de energia dessa usina comparativamente a outras de mesmo ramo. Após a análise global, fez-se o acompanhamento da linha de produção de um tubo com a respectiva análise exergoeconômica. Essa análise identificou e quantificou a participação dos insumos no custo exergético do tubo. Alinhado à busca mundial por parâmetros sustentáveis, sugeriu-se a criação de um índice de sustentabilidade por meio de uma reconstituição de valores de produtos e subprodutos, agora parametrizados de acordo com um ideal de sustentabilidade. Preliminarmente, os dados apontam para uma eficiência exergética da ordem de 43% na usina pesquisada, desconsiderando as unidades de produção de carvão e de mineração. Considerando essas duas unidades, obteve-se uma eficiência exergética da ordem de 5% essa diferença acentuada nos índices de eficiência não justifica uma comparação entre as duas condições porque no segundo caso considerou-se a influência do trabalho da natureza (fotossíntese). Quando consideradas as unidades siderúrgica, mineração e a planta de carbonização a eficiência exergética é da ordem de 38%. A pesquisa sugere que a usina siderúrgica estudada, considerando o contexto amplo das siderúrgicas brasileiras, e tomando a sustentabilidade como parâmetro para avaliação da qualidade da energia consumida, segue um padrão diferenciado por consumir carvão vegetal em alternativa ao coque. O índice de sustentabilidade proposto indicou que a valorização dos produtos e subprodutos na perspectiva exergética, podem render um acréscimo de cerca de 8% na receita anual da empresa. Finalmente, o potencial para aumento da eficiência exergética está na média das demais usinas com um índice de melhoria da ordem de 2 GJ por tonelada de aço bruto. Essa melhoria depende de ações específicas voltadas para eficiência exergética, investimentos em tecnologia e pesquisas e desenvolvimento |
| Abstract: | The exergy concept is the core of this theses, as we herein suggest a link between the ideas of energy, sustainability and the environment. The concept was first used in the analysis of exergy efficiency in conjunction with the energy efficiency analysis of a large integrated charcoal steel plant. For that, data were collected on an annual basis enabling mass, energy and exergy balances of industrial processes present in the mining units, charcoal and integrated steelworks. A highlight was the mass flow of carbon, which resulted in the creation of the baseline on the future possibilities of development of Clean Development Mechanisms (CDM). The analysis identified and quantified the specific consumption and the irreversibility of the processes listed, and with the help of the referenced literature, we detected potential for improving plant efficiency and a situation in terms of energy use of this facility compared to others of the same field. After the overall analysis, the monitoring of a tube production line was done along with its exergoeconomic analysis. This analysis identified and quantified the contribution of each fuel and its exergy inputs in the cost of the tube. Aligned with the global search for sustainable parameters, we suggested the creation of an index of sustainability through a reconstruction of values of products and byproducts which are now parameterized according to an ideal of sustainability. Preliminarily, the data point to an exergetic efficiency of around 43% in the plant studied, excluding the units of charcoal production and mining. Considering these two units, we obtained an exergetic efficiency of around 5% this high difference in levels of efficiency does not justify a comparison between the two conditions, for we took into account the influence of the work of nature (photosynthesis) in the second case. Considering the units of steel production, mining and the carbonization plant, the exergetic efficiency is around 38%. This research suggests that the studied plant, considering the larger context of Brazilian steel industry, and taking sustainability as a parameter for evaluating the quality of consumed energy, follows a differentiated pattern by consuming charcoal as an alternative to coke. The sustainability index proposed indicates that the valuation of products and byproducts of the plant in exergy perspectives, could yield an increase of about 8% in annual revenue. Finally, the potential for increasing the exergy efficiency is the average of other plants with an average improvement index of about 2 GJ per ton of crude steel. This improvement depends on specific actions focused on exergy efficiency, investments in technology as well as research and development |
| Assunto: | Engenharia mecânica |
| Idioma: | Português |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Instituição: | UFMG |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUOS-8NWHFB |
| Data do documento: | 15-Jul-2011 |
| Aparece nas coleções: | Teses de Doutorado |
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