Análise de Processos

Aplicação da Conservação de Massa mais a Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica

A análise da Primeira Lei da Termodinâmica e Conservação da Massa é necessária em vários projetos de processos industriais, como para indústria de mineração, óleo e gás e aeroespacial. Ela permite a definição de eficiências e o estudo de alternativas de projetos assim como diagnósticos.

Um segundo tipo de análise é o de Segunda Lei da Termodinâmica, que dá o limite real de operação para as aplicações. Ela pode ser combinada com a Primeira Lei da Termodinâmica para dar a análise de disponibilidade ou de trabalho disponível, e é chamada de Análise Exergética. Ela permite a localização dos vilões de destruição de exergia e da comparação de diferentes processos. Por exemplo, uma corrente de um efluente pode ter uma alta vazão e uma baixa diferença de temperatura para o meio ambiente, ou uma baixa vazão e uma alta diferença de temperatura para o meio ambiente. No primeiro caso, há pouca chance de aproveitamento para a geração de trabalho, mas no segundo as chances são maiores. Isso quem define é a Análise de Segunda Lei, ou de Exergia.

Ela também serve para comparar processos químicos, escoamentos de fluidos, trocas de calor e outros processos térmicos, já que tudo é colocado na mesma base, a exergia. Além da eficiência energética, baseada em Primeira Lei, é possível definir uma eficiência exergética, baseada no conceito de Exergia.

Exergia aplicada a Refinaria de Petróleo

A ATS aplicou o conceito de Exergia em uma planta de refino de petróleo da Petrobrás, a REPLAN em Paulínia, para localizar quais os equipamentos da planta poderiam ser melhorados ou otimizados para dar o maior retorno de investimento. A Exergia pode ser monetizada para dar o fluxo de dinheiro em cada corrente do processo. Isso é chamado Termo-economia. Além de localizar os vilões de destruição de Exergia, o estudo comparou diferentes equipamentos térmicos, fluidos e químicos na mesma base, permitindo a comparação de configurações e soluções.

Exergia aplicada a Sistemas Térmicos Aeronáuticos

De forma inovadora, a ATS trabalhou com o conceito de exergia em aeronaves, analisando motores, sistemas usuários de ar como ar-condicionado, pressurização e sistemas antigelo, mas também sistemas elétrico e hidráulico. Hoje esses trabalhos são referência para o estudo energético e exergético no mundo. Foram recebidas muitas citações. É uma base teórica para a implementação de ferramentas para análise de anteprojeto e projeto conceitual de aeronaves. Hoje com aviões mais elétricos ou aviões puramente elétricos, é necessário fazer uma comparação com aeronaves convencionais. Foram usadas aeronaves teóricas, mas também baseadas em projetos existentes da Embraer.

Uma análise de balanços de massa, térmico e de exergia podem ser feitos antes da análise com CFD++ por exemplo. Ela serve para checar se o equipamento é viável e para testar a consistência dos dados de entrada do CFD. É uma verificação das informações disponíveis e ver ser elas fazem sentido físico no sentido estrito do termo. Para toda simulação, a ATS faz essa verificação, o que garante a qualidade do trabalho efetuado para os clientes.

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