Título: ESTUDO DE IMPLEMENTAÇÃO DE UM SISTEMA CIRCULAR DE ÁGUA PARA O PROCESSO DE RESFRIAMENTO DOS TURBOCOMPRESSORES DE UMA INDÚSTRIA QUÍMICA.
Autoria de: Igor Paino Arruda
Orientação de: Luciano Jacob Correa
Presidente da banca: Luciano Jacob Corrêa
Primeiro membro da banca: Gilson Campani Junior
Segundo membro da banca: Felipe Neves Russo
Palavras-chaves: Consumo de Água, Circuito Fechado, Torre de Resfriamento, Compressor, Indústria
Data da defesa: 13/04/2022
Semestre letivo da defesa: 2021-2
Data da versão final: 21/04/2022
Data da publicação: 21/04/2022
Referência: Arruda, I. P. ESTUDO DE IMPLEMENTAÇÃO DE UM SISTEMA CIRCULAR DE ÁGUA PARA O PROCESSO DE RESFRIAMENTO DOS TURBOCOMPRESSORES DE UMA INDÚSTRIA QUÍMICA.. 2022. 80 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2022.
Resumo: A água constitui um recurso essencial não somente à vida e ao meio ambiente, mas também às atividades econômicas, como é o caso das indústrias. A preocupação com o uso sustentável desse recurso tão essencial tem aumentado nos últimos anos, uma vez que longos períodos de estiagem têm se tornado cada vez mais frequentes. Na indústria química analisada, um dos processos que mais consomem água é o resfriamento de correntes de fluidos aquecidos. Diante disso, este trabalho buscou avaliar a demanda de água no resfriamento de correntes de ar comprimido em turbo compressores e propor um sistema circular de água para esse processo, visando reduzir o consumo de água em dois setores da fábrica analisada. Uma torre de resfriamento foi dimensionada em cada setor, visando garantir que a água reutilizada do processo de resfriamento das correntes de ar estivesse sempre em temperaturas adequadas, antes de retornar ao processo. Por fim, avaliou-se os custos estimados para a implantação da torre de resfriamento e sistemas de bombeamento, a redução do consumo de água, os ganhos econômicos e o tempo de retorno do investimento. No setor 1, a demanda de resfriamento dos compressores correspondeu a 172 m³h, enquanto que no setor 2 a demanda foi de 55 m³h. A torre dimensionada para o setor 1 apresentou 12 m² de área e altura de recheio igual a 1,97 m. Já a torre do setor 2 apresentou 4 m² de área e 1,80 m de altura de recheio. Ambas as torres dimensionadas apresentam resfriamento evaporativo, escoamento contracorrente e ventilação induzida. Os custos com a implementação do sistema proposto foram estimados para cada setor, assim como os possíveis ganhos. No caso do setor 1, o sistema sugerido não se mostrou viável, uma vez que o atual sistema de resfriamento dos compressores já opera em circuito fechado. O único ganho, neste caso, seria a redução dos custos de manutenção com a substituição da água tratada pela água desmineralizadadesclorada, porém esse ganho não superou os custos operacionais do sistema proposto. Já o sistema dimensionado para o setor 2 apresentou uma redução do consumo de água de aproximadamente 464 mil m³ por ano. O tempo de retorno do investimento no setor 2 foi de 5 meses, se for considerada a operação com água desmineralizada. Se a água desclorada for considerada, o payback salta para 16 meses, visto que a água desclorada apresenta menor custo e, portanto, gera um menor ganho ao deixar de ser consumida, o que aumenta o tempo de retorno. O lucro gerado pelo novo sistema, considerando a água desmineralizada, foi de quase 82 mil R e com água desclorada de quase 20,6 mil R. Portanto, o sistema proposto ao setor 2 se mostrou fortemente viável, tanto em redução de água, quanto financeiramente, enquanto que no setor 1 o sistema proposto não é recomendado, pois elevaria o consumo de água e encareceria a operação.
Abstract: Water is an essential resource not only for life and the environment, but also for economic activities such as industries. Concern about the sustainable use of this essential resource has increased in recent years, as long periods of drought have become increasingly frequent. In the chemical industry under review, one of the processes that most consumes water is the cooling of streams of heated fluids. Therefore, this work sought to evaluate the water demand in the cooling of compressed air streams in turbochargers and to propose a closed-loop water system for this process, aiming to reduce water consumption in two sectors of the factory under study. A cooling tower was designed in each sector, aiming to ensure that the water reused from the airflow cooling process was always at adequate temperatures, before returning to the process. Finally, the estimated costs for the implementation of the cooling tower and pumping systems, the reduction of water consumption, the economic gains and the payback time of the investment were evaluated. In sector 1, the demand for cooling the compressors corresponded to 172 m³h, while in sector 2 the demand was 55 m³h. The tower designed for sector 1 had an area of 12 m² and a filling height of 1.97 m. The tower in sector 2 had an area of 4 m² and a filling height of 1.80 m. Both sized towers feature evaporative cooling, countercurrent flow and induced draft. The costs of implementing the proposed system were estimated for each sector, as well as possible gains. In the case of sector 1, the suggested system did not prove to be viable, since the current compressor cooling system already operates in a closed-loop water system. The only gain in this case would be the reduction of maintenance costs with the replacement of treated water using demineralizeddechlorinated water. Nevertheless, this gain did not exceed the operational costs of the proposed system. The system designed for sector 2 on the other hand showed a reduction in water consumption of 463,905 m³ per year. The payback time for the investment in sector 2 was 5 months, if the operation with demineralized water is considered. If dechlorinated water is considered, the payback jumps to 16 months, since dechlorinated water has a lower cost and, therefore, generates a smaller gain when it is no longer consumed, which increases the payback time. The profit generated by the new system, considering demineralized water, was almost R 82 thousand and with dechlorinated water almost R 20,6 thousand. Therefore, the system proposed for sector 2 proved to be highly viable in terms of water reduction and financially, while in sector 1 the proposed system is not recommended, as it would increase water consumption and make the operation more expensive.
URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_quimica/20212201620993
URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/54714
Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Igor Paino Arruda e Universidade Federal de Lavras
Baixar arquivo