AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE IMPACTO NO MEIO AMBIENTE DE UMA CALDEIRA INDUSTRIAL SOB O PONTO DE VISTA DA TERMODINÂMICA

FACAMP – Faculdade de Campinas

ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

RODRIGO PONCIO PASQUOTTE

AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE IMPACTO NO MEIO AMBIENTE DE UMA CALDEIRA INDUSTRIAL SOB O PONTO DE VISTA DA TERMODINÂMICA

CAMPINAS

2012

RODRIGO PONCIO PASQUOTTE

AVALIAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE IMPACTO NO MEIO AMBIENTE DE UMA CALDEIRA INDUSTRIAL SOB O PONTO DE VISTA DA TERMODINÂMICA

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Facamp como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro de Produção

Campinas

2012

BANCA EXAMINADORA

Presidente e Orientador: Prof. Dr.________________________________

1º Examinador: Prof.(a) Dr.(a)___________________________________

2º Examinador: Prof.(a) Dr.(a)___________________________________

Campinas,       de novembro de 2012

DEDICATÓRIA

A Deus, por atender às minhas preces para concretização deste trabalho;

aos meus pais, João e Vânia;

a Waldemar, que nos acompanha e nos guia espiritualmente.

AGRADECIMENTOS

Norton de Almeida

Hanna Urio

Diego Alves

RESUMO

A questão ambiental torna-se, cada vez mais, compromisso obrigatório da gestão de todas as empresas no mundo. Paralelamente, o desenvolvimento sustentável que, segundo a Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, criada pelas Nações Unidas, caracteriza-se pelo “desenvolvimento capaz de suprir as necessidades da geração atual, sem comprometer a capacidade de atender as necessidades das futuras gerações” – desenvolvimento que não esgota os recursos para o futuro – também passa a ser continuamente fator de extrema importância principalmente para a discussão sobre a necessidade de uma nova política econômica mundial (ou novo modelo de crescimento econômico) que abranja os custos reais ambientais dos bens através das cadeias e que confira valores aos recursos naturais e, ao mesmo tempo, reconheça neles entidades sem preço. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um roteiro capaz de medir a poluição ambiental de um equipamento sob o enfoque da termodinâmica. No caso específico desta tese, o equipamento a ser analisado trata-se de uma caldeira VU – 60B e as informações referentes a ela foram fornecidas pela empresa analisada. Para que a análise tenha o efeito esperado – prover uma ferramenta de avaliação de impactos ambientais pela caldeira –, é explicado o conceito de exergia, são definidos os passos da análise energética e exergética do equipamento e feito, por último, um diagnóstico ambiental do sistema por meio de indicadores exergéticos. Tais métodos basearam-se na Primeira Lei da Termodinâmica – contabilidade dos fluxos de energia, através da qual se quantificam as entradas e saídas de energias do sistema em estudo, de maneira que a energia aportada deve aparecer nos produtos –, na Segunda Lei da Termodinâmica – contabilidade das perdas ou fluxos de energia que não são utilizados, os quais são fatores para a ineficiência do equipamento; e no cálculo da eficiência térmica da caldeira. Através dos resultados obtidos nas avaliações apresentadas neste trabalho, e mediante comparação com outras pesquisas, pode-se discutir e examinar as possibilidades de melhorias no processo.

ABSTRACT

The environmental issue is becoming increasingly mandatory commitment of the management of all companies in the world. In addition, sustainable development, which according to the World Commission on Environment and Development, established by the United Nations, is characterized by "development that meet the needs of the present generation without compromising the ability to meet the needs of future generations" - development that does not deplete resources for the future – also continually happens to be extremely important factor; mainly for discussing the need for a new global economic policy (or new economic growth model) covering the real costs of environmental goods through chains, which gives values ​​to natural resources while recognizing in them entities without price. In this context, this work aims at developing a roadmap capable of measuring environmental pollution equipment under the focus of thermodynamics. In the specific case of this thesis, the equipment to be analyzed it is a boiler VU – 60B and the information relating to it were supplied by the studied company. For the analysis has the expected effect - provide a tool for evaluating environmental impacts by the boiler - is explained the concept of exergy, defined in the footsteps of energy and exergy analysis of the equipment and done, finally, a diagnosis of the system through environmental exergetics indicators. Such methods are based on the First Law of Thermodynamics - accounting of energy flows, through which quantify the energy inputs and outputs of the system under study, so that the energy generated should appear in products - and the Second Law of Thermodynamics - accounting losses or energy flows are not used, which are factors to inefficiency of the equipment, and calculating the thermal efficiency of the boiler. The results obtained in the evaluations presented in this paper and through comparison with other studies, we can discuss and examine the possibilities for process improvements. 

SUMÁRIO

1.        INTRODUÇÃO        10

1.1.        Objetivo        10

1.2.        Justificativa        11

1.3.        Problemas da pesquisa        12

2.        REVISÃO BIBLIOGRÁFICA        12

2.1.        Exergia e o meio ambiente        12

2.1.1.        Relação entre energia e exergia        13

2.1.2.        Retrospectiva histórica        16

2.1.2.1.        Idealização do conceito de exergia        16

2.1.2.2.        Evolução do conceito de exergia        19

2.1.2.3.        Eficiência exergética        20

2.2.        Meio ambiente e efluentes industriais        22