Controle e Otimização de Planta de Micro-cogeração a Gás Natural Para a Produção de Gesso

Abstract

Neste trabalho foi estudado um sistema de micro-cogeração a gás natural para utilização no pólo gesseiro do Araripe, Pernambuco, Brasil. Para análise de desempenho do sistema foi utilizada uma planta de micro-cogeração do Laboratório COGENCASA do departamento de engenharia mecânica da UFPE. Na análise testou-se o sistema para potências da turbina a gás de 10 , 15 , 20 e 23kW em conjunto com um recuperador de calor. Com estes resultados experimentais modelou-se a turbina a gás por meio da identificação do sistema, gerando um modelo dinâmico do equipamento. Para o recuperador de calor utilizou-se a modelagem fenomenológica aplicada à função de transferência para gerar o modelo dinâmico do recuperador. Foram feitos testes de carga nos modelos, aplicados a um controlador preditivo (MPC), onde se procedeu ao projeto, análise de parâmetros e estabilidade do controlador. De posse destes resultados foram feitas análises energéticas e exergéticas da planta aplicada a um estudo de caso envolvendo uma fábrica calcinadora de gesso da região. O estudo mostra que a viabilidade do sistema está atrelada ao preço do gás natural praticado para a região do Araripe. A introdução de técnicas modernas de controle e análise termoeconômica traria uma redução de consumo de energia de 23% em relação aos sistemas tradicionais, o que, aliado aos benefícios ambientais, torna a cogeração um sistema atrativo para o polo gesseiro do Araripe.