Orientador: Sergio Valdir Bajay

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: Sistemas industriais consumidores de energia são, em geral, complexos. Metodologias e ferramentas que facilitem o cálculo de potenciais de economia no consumo de energia térmica e elétrica são, portanto, de extrema importância. Nesse contexto, modelos de simulação de sistemas energéticos são...

Resumo: Sistemas industriais consumidores de energia são, em geral, complexos. Metodologias e ferramentas que facilitem o cálculo de potenciais de economia no consumo de energia térmica e elétrica são, portanto, de extrema importância. Nesse contexto, modelos de simulação de sistemas energéticos são bastante úteis para explicar o comportamento de sistemas complicados, que estão além da capacidade do cérebro humano compreender integralmente todas as suas características relevantes. Esse trabalho apresenta o contexto brasileiro de oportunidades para uso de softwares que se propõem a realizar a modelagem de sistemas energéticos industriais em alguns dos seus principais sistemas consumidores de energia: força motriz, ar comprimido, calor de processo, aquecimento direto, refrigeração e resfriamento, sistemas de bombeamento e sistemas de ventilação. São consideradas duas fontes de disponibilização desse tipo de ferramenta. A primeira é o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (Procel), que possui softwares nacionais, em língua portuguesa, para análises de alguns dos sistemas listados anteriormente. A segunda é o U.S. Department of Energy (DOE), pela tradição do país no uso deste tipo de ferramenta com profissionais habilitados formalmente, pela língua inglesa que se torna cada vez mais comum no Brasil e também pela abundância de softwares gratuitos disponibilizados. Comparações quanto às complementaridades ou redundâncias de propostas, plataformas, idiomas, pacotes de unidades e profundidades das análises são efetuadas. Conjuntamente, para aprofundar as análises dos programas, são efetuados estudos de casos reais na indústria nacional com o uso de modelos de simulação. Foram selecionados inicialmente 25 modelos de simulação. Após a eliminação de modelos que faziam análises semelhantes, ou que apresentavam grandes dificuldades para a sua instalação, ou operação, sobraram 17 modelos, que possibilitam boas análises do desempenho energético de sistemas industriais envolvendo, sobretudo, motores elétricos, ar comprimido, calor de processo e aquecimento direto. A maior parte dos sistemas industriais com considerável potencial de economia de energia pode ser analisada por, pelo menos, um destes modelos. Nesse ambiente de modelos e simulações, também é apresentado um estudo sobre a aplicação de modelagem de otimização (matemática) para um sistema hipotético de ar comprimido

Abstract: In general, industrial energy systems are complex. Methodologies and tools which make easier the calculation of potential thermal and electric energy savings are therefore of utmost importance. Within this context, simulation models of energy systems are very useful in explaining the...

Abstract: In general, industrial energy systems are complex. Methodologies and tools which make easier the calculation of potential thermal and electric energy savings are therefore of utmost importance. Within this context, simulation models of energy systems are very useful in explaining the behavior of complicated systems, which are beyond the capacity of the human brain to fully understand all of their relevant features. This work presents the Brazilian context of opportunities in terms of software usage for modeling some of the major industrial energy systems: motors, compressed air, steam, process heating, process cooling, pumping systems, and ventilation systems. Two sources of this kind of software tool are considered. The first one is the Brazilian National Program for Energy Conservation (Procel), which has some national software, in Portuguese, capable of analyzing some of the energy systems previously listed. The second one is the U.S. Department of Energy (DOE), due to the country's tradition in using this kind of tools with recognized qualified specialists, the English language that is becoming increasingly present in Brazil and the abundance of free of charge software tools in the DOE's website. Comparisons are made regarding: redundancies and complementarities of the proposals, platform structures, languages, units and complexity of analysis. Additionally, real case studies in the Brazilian industry are made using simulation models. Initially, 25 simulation models were selected. After the elimination of models performing similar analyses, or being very difficult to install or operate, 17 models remained, which allow good energy performance analyses of industrial systems, particularly those comprising electric motors, compressed air, steam and process heating. Most of the industrial systems with large potential for energy savings can be evaluated by, at least, one of these models. A study about the application of mathematical optimization modeling for a hypothetical compressed air system is also presented